8. Gli effetti di rete

Università degli Studi di Milano Bicocca
Dipartimento di Informatica, Sistemistica e Comunicazione
Corso di Design dell’Interazione
Gli effetti di rete
Roberto Polillo
Nuova edizione 2010-11

Premessa
4
 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+Arthu
r,+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 prodotti
6
 Prodotti “non sistemici”
Possono essere utilizzati indipendentemente
da altri prodotti
Esempi: Ombrello; Coca Cola; Banana
 Prodotti “sistemici”
Per essere utilizzati richiedono altri prodotti
Esempi:
Automobile (richiede benzina, strade, …);
Software (richiede un ecosistema complesso…)

Prodotti non sistemici
7
 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 sistemici
8
 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 all
9
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

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 Microsoft
Fatturato
(miliardidiUSD)
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 dagli
standard 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 Metcalfe
17
“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

Esempio
18
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 10
nuovi 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

Conseguenze
20
 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 mondo
22
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

4.1 miliardi di
abbonati!
19% nel 2002
12% nel 2000
Quasi 1
persona su 4
23

Fino a quando? La curva logistica
24
http://it.wikipedia.org/wiki/Equazione_logistica
100%

La legge di Reed
25
 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: sintesi
26
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.html

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 tecnologie
28
da: G.A.Moore, Inside the Tornado, 1995
Per tecnologie
innovative

La bolla delle dotcom
29
 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 web
32
 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 scala
36
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 potenza
38
 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.html

Altri esempi di reti
41
Rete stradale USA (non scale free) Rete aerea USA (scale free)
Fonte: A.-L.Barabasi, “Link”

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 esistenti
2)- 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)

43
“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
50

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?

Clustering
55

56
Silicon Valley

Come è nata la Silicon Valley57
Anni 30-40
•
Finanziamenti del governo
a università e imprese hi-tech
per ricerche nella Difesa
•
Fondazione dello Stanford
Research Institute
•
Nascono le prime start-up e
i primi imprenditori tecnologici
(HP, Shockley-Transistor)
Fase 1
Anni 70-80
•
VC (oltre 150) sostituiscono
il governo e finanziano la
maggioranza delle start-up
•
Le grandi aziende generano
nuove start-up (fra cui Apple,
Silicon Graphics, Sun Micro-
systems e Cisco)
•
Oltre 100.000 addetti hi-tech
nella regione
•
Si sviluppa l’infrastruttura
di supporto
Fase 3
Anni 60
•
Nascono le prime aziende
hi-tech (Intel e 40 aziende di
semiconduttori)
•
Iniziano a trasferirsi talenti e
aziende hi-tech (Eastman
Kodak, IBM, ITT, GE,
Westinghouse)
•
Nascono i primi Venture
Capital
Fase 2
Fonte: McKinsey&Company R.Polillo - Ottobre 2010

Cluster hi-tech: dove
58
“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

Conclusione
61
 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 rete
LAVORO 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.)
62

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