Power Law and Exponential Decay of Inter Contac...

MobiCom’07, September 9–14, 2007：

the observed dichotomy：

Power law：

Fig. 1 shows the respective aggregate CCDFs of inter-contact times in log-log scale. The
CCDF values follow a straight line over a range of values spanning
the order of a few minutes to half a day, thus suggesting a power
law.

Exponential decay：

Carefully examining Fig. 1, we observe that at roughly around half a day, the CCDF has a knee beyond which the decay is abruptly faster. We call this knee the characteristic time.

附加：
自然界与社会生活中,许多科学家感兴趣的事件往往都有一个典型的规模,个体的尺度在这一特征尺度附近变化很小。如，人的身高， 中国成年男子的身高绝大多数都在平均值1.70左右，在一个特征值附件呈现泊松分布。
经济学财富分布满足Pareto Power law tail分布，语言中有词频的幂律分布，城市规模和数量满足幂律分布，音乐中有f分之1噪音（幂律分布）……。通常人们理解幂律分布就是所谓的马太效应，二八原则，即少数人聚集了大量的财富，而大多数人的财富数量都很小，因为胜者通吃的原则。
对“长尾”分布研究做出重要贡献的是Zipf和Pareto。

 1932年，语言学家Zipf在研究英文单词出现的频率时，发现如果把单词出现的频率按由大到小的顺序排列，则每个单词出现的频率与它的名次的常数次幂存在简单的反比关系：P(r)～r^(-α)，这种分布就称为Zipf定律，它表明在英语单词中，只有极少数的词被经常使用，而绝大多数词很少被使用。实际上，包括汉语在内的许多国家的语言都有这种特点。物理世界在相当程度上是具有惰性的，动态过程总能找到能量消耗最少的途径，人类的语言经过千万年的演化，最终也具有了这种特性，词频的差异有助于使用较少的词汇表达尽可能多的语义，符合“最小努力原则”。

 19世纪的意大利经济学家帕累托（Pareto）研究了个人收入的统计分布，发现少数人的收入要远多于大多数人的收入，提出了著名的80/20法则，即20%的人口占据了80%的社会财富。个人收入X不小于某个特定值x的概率与x的常数次幂亦存在简单的反比关系：P[X≥k]～x^(-k)，上式即为Pareto定律。对Pareto分布P[X >= x] ~ x-k，通过求导很容易得到其概率分布密度：p[X = x] ~ x-(k+1) = x-a，a = 1+k。对于Pareto定律，在成熟市场中，金融资产收益率的幂律分布其幂指数约等于3。（一般地，形如y=x^a(a为常数）的函数）

幂律分布是自组织临界系统在混沌边缘，即从稳态过渡到混沌态的一个标志，利用它可以预测这类系统的相位及相变。它认为，由大量相互作用的成分组成的系统会自然地向自组织临界态发展；当系统达到这种状态时，即使是很小的干扰事件也可能引起系统发生一系列灾变。

设想在一平台上缓缓地添加沙粒，一个沙堆逐渐形成。开始时，由于沙堆平矮，新添加的沙粒落下后不会滑得很远。但是，随着沙堆高度的增加，其坡度也不断增加，沙崩的规模也相应增大，但这些沙崩仍然是局部性的。到一定时候，沙堆的坡度会达到一个临界值，这时，新添加一粒沙子（代表来自外界的微小干扰）就可能引起小到一粒或数粒沙子，大到涉及整个沙堆表面所有沙粒的沙崩。这时的沙堆系统处于“自组织临界态”,有趣的是，临界态时沙崩的大小与其出现的频率呈幂律关系。这里所谓的“自组织”是指该状态的形成主要是由系统内部各组成部分间的相互作用产生，而不是由任何外界因素控制或主导所致，这是一个减熵有序化的过程；“临界态”是指系统处于一种特殊的敏感状态，微小的局部变化可以不断被放大、进而扩延至整个系统。自组织临界理论可以解释诸如火山爆发、山体滑坡、岩层形成、日辉耀斑、物种灭绝、交通阻塞、以及金融市场中泡沫崩溃的现象。

幂律分布例子：http://blog.sina.com.cn/s/blog_55954cfb0100pvcw.html