8. Gli effetti di rete

Università degli Studi di Milano BicoccaDipartimento di Informatica, Sistemistica e ComunicazioneCorso di Design dell’Interazione

Gli effetti di reteRoberto Polillo

Nuova edizione 2010-11

Premessa4

Il mercato dei prodotti tecnologici presenta fenomeni caratteristici, che non trovano riscontro in altri settori dell’economia

Molti di questi fenomeni sono legati alle proprietà delle reti, che li modellano (“net effects”)

E’ indispensabile che questi fenomeni siano compresi da chi vuole capire l’evoluzione del web

Questa lezione ha lo scopo di inquadrare alcuni dei fenomeni più importanti relativi ai prodotti software e ai servizi internet-based

W.Brian Arthur, Myths and Realities of the High-Tech Economy http://docs.google.com/gview?a=v&q=cache:AY9Yde0EpkMJ:www.santafe.edu/~wbarthur/Papers/Pdf_files/Credit_Suisse_Web.pdf+W.Brian+Arthur,+Myths+and+Realities+of+the+High-Tech+Economy&hl=it&sig=AFQjCNH5RHeW29jCIqxuHjUoMy1BJF_gdA

R.Polillo - Ottobre 2010

Primo fenomeno: tendenza al monopolio

I prodotti tecnologici vincenti tendono a eliminare la concorrenza e raggiungere quote di mercato prossime al 100%

Perché?

5


Due categorie di prodotti6

Prodotti “non sistemici” Possono essere utilizzati indipendentementeda altri prodottiEsempi: Ombrello; Coca Cola; Banana

Prodotti “sistemici” Per essere utilizzati richiedono altri prodottiEsempi: Automobile (richiede benzina, strade, …); Software (richiede un ecosistema complesso…)


Prodotti non sistemici7

Possono sempre essere facilmente sostituiti da altri prodotti (con un miglior rapporto prezzo / qualità)

“Law of diminishing returns”: La concorrenza fra due prodotti di “pari qualità” tende: a livellare i prezzi dei due prodotti a ridurre i margini di profitto (prezzo-costo) ad attribuire ai due prodotti pari quote di mercato

Feedback negativo http://en.wikipedia.org/wiki/Diminishing_returns


Prodotti sistemici8

Possono essere sostituiti con altri prodotti solamente: mantenendo la compatibilità con gli altri prodotti del sistema,

oppure sostituendo l’intero sistema

“Law of increasing returns” Se un prodotto supera la quota di mercato del suo concorrente, tende a ottenere quote di mercato via via crescenti fino al 100% indipendentemente dal suo prezzo e dalla sua qualità rispetto alla concorrenza (più sono diffusi, più è difficile sostituirli)

Feedback positivo: “winner takes all”


Winner takes all9

W.Brian Arthur, “Increasing Returns and Path Dependence in the Economy”, 1994, The University of Michigan Press

« ...a chi ha verrà dato, in modo che abbia ancor più in abbondanza; ma a chi non ha, verrà tolto anche quello che sembra avere. » Matteo, XXV 25-29


Esempio: Perchè le lancette degli orologi girano in senso orario?

10

Firenze, 1443 (girano in senso antiorario)

Le due soluzioni sono equivalenti ed erano entrambe presenti, ma a un certo istante la soluzione oraria ha prevalso, ed ha poi raggiunto il 100% del mercato


11 R.Polillo - Ottobre 2010

Esempio: Perché usiamo tastiere con layout irrazionali, in presenza di alternative migliori?

12

Tastiera QWERTY: inventata da Christopher Sholes nel 1870 circa, per le macchine da

scrivere dell’epoca, a martelletti I tasti sono disposti in modo da evitare incastri fra i martelletti

Tastiera Dvorak: Inventata da Augusto Dvorak nel 1936, adotta una disposizione

“razionale” dei tasti sulla base della frequenza delle lettere nella lingua inglese: minimizza gli spostamenti delle mani e le alterna il più possibile privilegia le dita forti (il 70% delle lettere vengono scritte con gli indici e i medi)

e la mano destra (56% delle pressioni) Le tastiere QWERTY hanno tutto il mercato delle tastiere per PC


Esempio: La crescita di MicrosoftFa

ttura

to(m

iliard

i d

i U

SD

)13


Conseguenze 14

Il vantaggio del “first mover”: chi ottiene quote di mercato prima dei suoi concorrenti ha un fortissimo vantaggio competitivo

L’effetto farfalla: il successo di una tecnologia può dipendere da fatti fortuiti apparentemente insignificanti, che le fanno guadagnare un piccolo vantaggio di mercato all’inizio, che innesca l’”effetto valanga” - e può non essere correlato alla sua qualità tecnica

Standard de facto: l’industria dei computer è dominata daglistandard de-facto (gli standard de-iure spesso falliscono)


Quote di mercato tipiche…

Nei mercati tradizionali:n.1: 60% n.2: 30%n.3 5%.

Nei mercati dominati dagli effetti di rete: n.1: 95%n.2: 5%n.3 0%.

15


Secondo fenomeno: crescita accelerata

Nei prodotti/servizi relativi alle reti, la penetrazione nel mercato è estremamente rapida, e raggiunge un numero elevatissimo di utenti in breve tempo

Perchè?

16


La legge di Metcalfe17

“Il valore d’uso di una rete cresce con il quadrato del numero n dei suoi utenti”Più precisamente, con n(n-1), infatti una rete con n nodi ha n(n-1)/2 relazioni:

http://it.wikipedia.org/wiki/Legge_di_Metcalfe

1 3 6 10


Esempio18

Supponiamo di possedere una fattoria: 10 clienti che acquistano 1 bottiglia di latte al giorno, spendendo 1

lira ciascuno mi fanno incassare 10 euro al giorno.

Se ampliamo il parco clienti del 100% acquisendo 10nuovi clienti, i nostri ricavi aumenteranno anch’essi del 100%

(la funzione è lineare)


Esempio (segue)19

Supponiamo invece di possedere una rete telefonica: 10 utenti che si telefonano l’un l’altro una volta al giorno, pagando 1

euro per telefonata mi fanno incassare(10*9)/2 = 45 euro al giorno

Se invece ampliamo il parco clienti del 100% acquisendo altri 10 clienti, i nostri ricavi aumenteranno del 422%,infatti:

(20*19)/2 = 190 euro = 45 * 4,22


Conseguenze20

La crescita dei prodotti/ servizi basati sulle reti è molto rapida: il valore d’uso per la comunità cresce con il quadrato degli utenti e ciò costituisce una forte spinta alla crescita

I fornitori di servizi basati su reti privilegiano, inizialmente, la crescita del numero degli utenti ai ritorni economici

Le valutazioni di mercato di queste aziende valorizzano grandemente questi fattori

Il valore della fusione di due reti è molto maggiore della somma dei rispettivi valori


Esempio: diffusione del telefono fisso negli USA

21

Crollo di Wall Street (1929)


La crescita del web nel mondo22

Crisi della new economy(2000 – 2003)

Stima Netcraft a

luglio 2009: 240 ml di siti

(x10 in 8 anni)

40% del totale

Boom dei blog

(2007)

la “spazzatura

” è in aumento!

Fonte: http://gandalf.it/, dati aggiornati ad agosto 2009 R.Polillo - Ottobre 2010

4.1 miliardi di abbonati!

19% nel 2002

12% nel 2000

Quasi 1 persona su

4

23


Fino a quando? La curva logistica24

http://it.wikipedia.org/wiki/Equazione_logistica

100%


La legge di Reed25

Se il valore di una rete è legato al numero di gruppi di utenti (come in una social network), esso cresce come 2N (N=numero di utenti)

Infatti, il numero di gruppi di almeno 2 elementi che si possono formare a partire da N elementi è 2N – N -1

http://en.wikipedia.org/wiki/Reed's_law

Gruppi di un membro

Gruppo vuoto


Effetti rete: sintesi26

Valore legato ai singoli membri

Valore legato alle relazioni fra due membri(es. telefono)

Valore legato ai gruppi di membri

http://www.reed.com/gfn/docs/reedslaw.htmlR.Polillo - Ottobre 2010

Ma…27

A volte, la “rampa di crescita” si ferma:prodotti /servizi innovativi hanno grande successo con gli appassionati di tecnologia e con i “visionari”, ma poi non riescono a ottenere una grande penetrazione di mercato

“chasm”


Il ciclo di vita dell’adozione delle tecnologie28

da: G.A.Moore, Inside the Tornado, 1995

Per tecnologie innovative


La bolla delle dotcom29

La cosiddetta “bolla delle dot-com” fu causata dalle aspettative di guadagno legate all’effetto rete…

… ma le aspettative non si materializzarono a causa di modelli di business sbagliati o, semplicemente, dal fatto che il mercato non rispose alle aspettative


10 marzo 2000

Esiste una “Internet” o “New” economy?30

“So, in reality it is not a good idea to define our economy by the Last Big Thing. We cannot have an Electricity Economy, or a Radio Economy, or an Internet Economy, as if these technologies changed the economy every few decades.

What is true is that high technology is here to stay, and is subject to different rules. It displays increasing rather than diminishing returns. This implies that markets can become locked in by single players; that competition is about achieving and making use of user base; and that the standard culture of manufacturing gives way to a mission-oriented culture of positioning for the next technological product that might dominate a new market.

High technology, not the Internet, defines a new economy.”

Brian Arthur (cit.)


Terzo fenomeno: leggi di potenza

Molti fenomeni relativi a Internet si modellano con “leggi di potenza”

Perchè?

31


Struttura del web32

Il grafo del Web ha la struttura a hub:


Grafo casuale Grafo con hub

Hub: nodo con un numero di link (“grado”) elevanto

nodo: pagina o sito

arco: link

Esempio: una visualizzazione del web

La immagine mostra una porzione di Internet costituita da 535.000 nodi e più di 600.000 links WALRUS Visualization tool, 2001 http://www.caida.org/tools/visualization/walrus/


34





Reti a invarianza di scala36

Grafi con strutture a hub sono modellati dalle reti a invarianza di scala (scale-free network):la distribuzione dei nodi in funzione del loro grado (= numero delle loro connessioni ) segue una legge di potenza:

x (grado: numero di link)

y (numero di nodi) = ax-k + b

Molti nodi con pochi link

Pochi nodi con molti link (hub)


Una analisi del Web

Broder et al., Graph structure in the web, WWW Conference 2000, http://www9.org/w9cdrom/160/160.html

Analisi su 203 ml pagine e 1,5 miliardi di link (maggio 99) 271 ml pagin e 2,1 miliardi di link (ottobre 1999)

37


Leggi di potenza38

Una quantità si dice seguire una legge di potenza (“power law”) quando la probabilità di misurare un particolare valore di una certa grandezza varia inversamente a una potenza di quel valore

p(x) ≈ x-k = 1/ xk

La relazione è nota anche come legge di Pareto (legge dell’80/20) o legge di Zipf Molti importanti fenomeni seguono una legge di potenza, es.: la distribuzione

delle dimensioni delle città, la frequenza delle parole di una lingua, la potenza dei terremoti, le dimensioni delle macchie solari e dei crateri lunari, la distribuzione della ricchezza delle persone, le relazioni in una rete sociale, ecc. Moltissimi aspetti di internet seguono leggi di potenza.

Chi sa un po’ di matematica può leggere la eccellente rassegna in http://arxiv.org/abs/cond-mat/0412004

Chi non la sa, può leggere il libro (divulgativo ma corretto) di A.-L. Barabasi: Link – La scienza delle reti (Einaudi, 2004)


Esempio: pageviews di un sito (www.useit.com )

40

http://www.useit.com/alertbox/visualizing-traffic-analysis.htmlR.Polillo - Ottobre 2010

Altri esempi di reti41

Rete stradale USA (non scale free) Rete aerea USA (scale free)

Fonte: A.-L.Barabasi, “Link”R.Polillo - Ottobre 2010

Come si formano le reti scale-free?42

A.-L. Barabasi (1999) ha costruito un modello che spiega che le reti a invarianza di scala si formano in base a due condizioni:1)- Crescita: la rete, inizialmente piccola, cresce, con l’aggiunta di nuovi nodi con link ai nodi già esistenti2)- Preferential attachment: i nuovi nodi si collegano preferenzialmente ai nodi che sono maggiormente connessi (hanno grado massimo) (“rich get richer”)Esempio:

(da Link, pag. 96)R.Polillo - Ottobre 2010

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“Le reti reali non sono statiche come i modelli teorici dei grafi di cui disponevamo fino a poco tempo fa: la loro topologia è forgiata dalla crescita.Le reti del mondo reale non hanno la topologia centralizzata di una rete a stella, ma sono invece tenute insieme da una gerarchia di hub, dove a un nodo altamente connesso fanno seguito parecchi altri nodi meno connessi, seguiti a loro volta da nodi ancora più piccoli. Non c’è nessun nodo centrale accomodato in mezzo alla ragnatela, che controlli e supervisioni ogni link e ogni nodo. Non c’è nessun singolo nodo la cui rimozione possa spezzare la tela. Una rete a invarianza di scala è una tela senza il ragno.Se non c’è un ragno, significa che dietro le reti non c’è neanche un progetto. Nel mondo reale le reti sono auto-organizzate; sono il chiaro esempio di come le azioni indipendenti di milioni di nodi e link diano vita a uno spettacolare comportamento emergente. La loro topologia a invarianza di scala, senza il ragno, è un’inevitabile conseguenza della loro evoluzione.La topologia a invarianza di scala è presente in sistemi molto diversi fra loro, come la rete del linguaggio, i legami fra le proteine all’interno della cellula, le relazioni sessuali fra gli individui, lo schema elettrico del chip di un computer, il metabolismo della cellula vivente, internet, Holliwood, il World Wide Web, la rete delle collaborazioni scientifiche e l’intreccio delle alleanze su cui si regge l’economia, soltanto per nominarne alcune.”

A.-L.Barabási, Link (Einaudi, pagg.232-233)


Struttura del web: uno studio

Analisi di 203 milioni di pagine, nel 1999: Broder et al., Graph structure in the web, WWW Conference 2000, http://www9.org/w9cdrom/160/160.html

17 million nodes

44


Quarto fenomeno: crescita della complessità dei prodotti tecnologici

Le funzionalità (e la complessità) di un prodotto / servizio hi-tech tendono a crescere continuamente, anche quando le necessità della maggior parte degli utenti sono soddisfatte

Perché?

45


a)- Il ciclo compito-prodotto

“Non appena viene introdotto un nuovo prodotto, inizia una co-evoluzione del prodotto e di chi lo usa”

D.C.Engelbart

46


b)- L’evoluzione della tecnologia

La rapida evoluzione della tecnologia rende continuamente possibili nuove modalità operative e impone l’abbandono delle tecnologie obsolete

Questo produce un’ulteriore spinta… (“ciclo prodotto - tecnologia”)

48


c)- L’evoluzione della concorrenza

• La concorrenza e la saturazione del mercato spingono I produttori a produrre versioni sempre più sofisticate dei prodotti (“iper-funzionalismo”)

• Questo produce un’ulteriore spinta… (“ciclo prodotto – concorrenza”)

49


Iper-funzionalismo: svantaggi

L’utente viene forzato ad acquistare la nuova versione del prodotto, anche se non gli serve costi

I frequenti cambiamenti (anche nel nucleo funzionale di base) creano difficoltà d’uso (appena ho imparato a usare una funzione, questa cambia) e di reperimento di assistenza tecnica esperta

Comunque, userò sempre solo una piccola parte delle funzioni del prodotto Le vecchie versioni del prodotto possono non essere in grado di trattare i dati

generati dalla nuova versione La crescita della complessità interna crea una elevata probabilità di errori software La frequenza dei rilasci rende difficile stabilizzare il prodotto

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d)- L’ecosistema del software

Il sw per funzionare richiede un complesso “ecosistema” di prodotti (hw e sw) compatibili

Questo produce un’ulteriore spinta alla evoluzione del software, che a sua volta produce…. (“ciclo ecosistema-prodotto”)

51


L’ecosistema del software

Negli anni 60 e 70, l’industria dei computer era integrata verticalmente con poche aziende dominanti ciascuna delle quali produceva tutto il proprio ecosistema

Poi, dopo un processo di “disintegrazione” durato per tutti gli anni 80, si è segmentata orizzontalmente: aziende indipendenti producono componenti compatibili

Oggi l’industria dei computer è caratterizzata dalla presenza di “monopoli” mutuamente rafforzantisi, che hanno creato un nuovo tipo di struttura integrata verticalmente: integrazione verticale virtuale (es. Intel+Microsoft)

52


Esempio: 1980 1995

Integrazione verticale virtuale

53


Quinto fenomeno: concentrazione geografica dei produttori hi-tech

54

Molto spesso i prodottori di tecnologie innovative o I fornitore di servizi basati su di esse sono concentrati geograficamente

Perchè?


Clustering55


56

Silicon Valley


Come è nata la Silicon Valley57

Anni 30-40• Finanziamenti del governoa università e imprese hi-techper ricerche nella Difesa

• Fondazione dello StanfordResearch Institute

• Nascono le prime start-up ei primi imprenditori tecnologici(HP, Shockley-Transistor)

Fase 1

Anni 70-80• VC (oltre 150) sostituisconoil governo e finanziano lamaggioranza delle start-up

• Le grandi aziende generanonuove start-up (fra cui Apple,Silicon Graphics, Sun Micro-systems e Cisco)

• Oltre 100.000 addetti hi-technella regione

• Si sviluppa l’infrastruttura di supporto

Fase 3

Anni 60• Nascono le prime aziendehi-tech (Intel e 40 aziende disemiconduttori)

• Iniziano a trasferirsi talenti eaziende hi-tech (Eastman Kodak, IBM, ITT, GE,Westinghouse)

• Nascono i primi Venture Capital

Fase 2

Fonte: McKinsey&CompanyR.Polillo - Ottobre 2010

Cluster hi-tech: dove58

“High tech then at its most advanced comes from deep craft: knowledge and applied science fed through a culture of praxis that is taken for granted and difficult to reproduce. Such high tech culture resides in people, therefore is localized, as was violin making in the town of Cremona, by the Amati and Stradivari families in the 17th and 18th centuries. Deep craft is difficult or impossible to transfer, unless people are collectively transferred. The cultures that create cutting-edge high tech are therefore difficult to replicate. And this is the reason high tech becomes confined to specialized regions.”

MA…

“The craft cultures of innovation I have been talking about can start off from a few ideas, and a few key people, and a few key interactions, like bacteria growing on a petri dish. Usually this happens at a university which spins off a new idea, and usually such new ideas have to do with a new field of science. (If they sprang from an old field they could easily be generated and subsumed in the old high-tech locations.) So, little cultures of cutting edge technology—of deep craft—can come out of nowhere almost organically. They are more likely to appear where scientific knowledge is at the edge, where business conditions are favorable to startups, and where a tradition of previous science and technology exists previously. Once started they become the new Cremonas, and high tech appears in a different location.” Brian Arthur (cit.)


Sintesi della lezione (I)59

I prodotti tecnologici, come ogni altro artefatto umano, modificano le esigenze dei suoi utenti, che ne richiederanno continui perfezionamenti ed evoluzioni (ciclo compito-artefatto)

D’altro canto, la evoluzione tecnologica, la concorrenza e la saturazione del mercato causano la evoluzione accelerata e la immissione forzata sul mercato di sempre nuove versioni dei prodotti software, anche al di là delle reali necessità degli utenti (“iperfunzionalismo”)

Questo processo è particolarmente accelerato nei prodotti software, le cui modifiche non richiedono modifiche a impianti di produzione, e che può essere distribuito a costi marginali nulli

Trattandosi di prodotti sistemici, ciò produce la evoluzione forzata dell’intero “ecosistema” tecnologico al contorno

La evoluzione accelerata dei sistemi, unita alla loro crescente complessità, aumenta i rischi di instabilità nei sistemi stessi e ostacola il consolidarsi di competenze fra utenti e tecnici


Sintesi della lezione (II)60

I prodotti tecnologici sono prodotti sistemici per i quali vale la legge dei ritorni crescenti, con conseguente tendenza al crearsi di monopoli di produttori, con offerta integrata verticalmente

Questo fenomeno è ulteriormente amplificato nei servizi di rete, per la legge di Metcalfe: il valore d’uso di una rete cresce col quadrato dei suoi nodi, fino a saturazione

… però il “takeoff” si innesca solo quando si supera il “chasm” e il prodotto viene adottato dalla “early majority”

Prodotti (o servizi) sistemici con costi marginali di produzione e distribuzione (o erogazione) tendenti a zero con il numero di copie (o utenti) permettono modelli di business del tipo “use first, pay later”

In questo contesto, si consolida la tendenza ad utilizzare gli utenti stessi come “tester” dei prodotti (“perpetual beta”)

Tendenza naturale all’emergere di cluster high-tech in aree geografiche localizzate, dove sono compresenti università ed enti di ricerca, finanzamenti pubblici e venture capital, imprenditori e talenti

I cluster non si spostano, ma possono formarsi in tempi relativamente brevi


Conclusione61

L’ecosistema hi-tech è dominato dagli effetti di rete, che producono feedback positivo (“rich gets richer”) a tutti i livelli: Monopoli Crescita accelerata di nuovi mercati Clusters hi-tech Evoluzione della tecnologia Iperfunzionalismo Bolle finanziarie

Se non si comprendono questi meccanismi, non si comprende la evoluzione del web (passata e futura)


Gli effetti di reteLAVORO INDIVIDUALE

OBBLIGATORIO: Leggere l’articolo: W.Brian Arthur, Myths and Realities of the High-

Tech Economy (link sulla slide)

SUGGERITO: Leggere http://it.wikipedia.org/wiki/Legge_di_Metcalfe Leggere http://en.wikipedia.org/wiki/Reed's_law Trovare materiale sulla velocità di diffusione di alcuni servizi di rete

(social network, telefonia, ecc.)

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Education

8. Gli effetti di rete