加权网络的常用统计量

加权网络是复杂网络研究的一个重要分支,连边权重的异质性有助于刻画复杂系统的各种特性.但长期以来,由于加权网络上各种统计量的定义不统一、物理意义不明确,很多学者直接抛弃交互作用的强度,使用门限值将加权网络变为二值无权网络后再进行研究.本文综述了加权网络上常用的统计量,并简要介绍了这些统计量在实际复杂系统分析中的应用.本研究有助于相关研究人员明确各种加权网络统计量的物理意义,使用加权网络对复杂系统进行分析和刻画.同时,理解各种常用统计量的内在联系和应用背景是构造更有效加权网络统计量的基础.最后介绍了各种权重网络的随机化置乱方法,为分析和理解实际加权网络统计量的绝对值提供了参考和比较.     

加权产业共生局域网络中信息传播模型研究

揭示生态产业共生网络(EISN)中信息的传播规律对产业共生网络的稳定性以及抗毁性研究具有重要的意义.国内外学者对其研究多是基于无权无标度网络,由于现实中大部分产业共生网络都是加权网络,且多为加权局域网络,为了使研究结果更加符合现实客观规律,本文研究了信息在加权产业共生局域网络中的传播模型.通过改进初始条件,建立新的产业共生局域网络信息传播模型,以计算机仿真为主要手段,假定信息传播速度和产业共生网络中边上的权重成正比关系,研究结果表明:加权产业共生局域网络能够较为真实的反应现实EISN中信息传播规律,其无标度特性以及局域世界特性对信息在网络中传播具有重大影响.     

基于Q函数优化的加权有向复杂网络模糊聚类算法设计研究

研究加权有向复杂网络中社团的模糊聚类算法,在谱平分、FCM算法的基础上,构建新的适用于加权有向复杂网络模糊划分的Q函数,设计了复杂网络模糊聚类算法,并针对FCM聚类算法结果不稳定的现象进行了算法上的改进,使算法更适合于现实世界。通过实验数据验证了设计的算法,从总体上提高算法的划分精确度,结果也趋向于稳定。解决了从加权有向复杂网络、模糊集中发现、划分社团的实际问题。     

考虑节点失效和边失效的航空网络鲁棒性

运用复杂网络方法,构建无向加权航空网络模型,在分析其拓扑结构特性的基础上,提出一种考虑节点失效和边失效的航空网络鲁棒性评价策略,评估在不同攻击策略下网络的鲁棒性.研究结果表明,中国航空网络可以归类为小世界网络,且度分布近似幂率分布,符合复杂网络基本特征.当网络中大部分节点(机场)或边(航线)随机失效时,中国航空网络仍可以保持连接,具有较强的鲁棒性,而在蓄意攻击下,少数节点或边失效就会导致网络迅速瘫痪,鲁棒性较弱,且加权节点介数和加权边介数攻击对网络的破坏力较强.     

超网络的无标度特性研究

无标度模型是复杂网络的一个开创性的研究.现实世界中的绝大多数网络都具有无标度特性,复杂网络中无标度网络的形成机制基于增长和度优先连接机制.本文基于超图理论对超网络的无标度形成机制进行了系统研究,发现超网络无标度形成机制与超边不断增长和超度优先连接因素有关:剔除其中的任意一个因素会导致超网络不再具有无标度特性,二者缺一不可.本文的研究结果对超网络的无标度特性的起因以及对现实超网络无标度特性的判断具有借鉴意义.     

复杂区域物流网络初步建模及分析

区域物流系统是开放的复杂巨系统,其影响因素众多,而复杂网络是研究复杂巨系统的专门工具。采用复杂网络方法对其进行初步建模,并针对物流系统特性,除复杂网络本身的几个静态统计量外,引进节点凝聚力系数对物流系统各影响因素重要性及影响力作了分析,最后综合分析各统计量,得出了较符合现实的结果。     

基于复杂网络的疾病传播

疾病传播问题的研究,一直是科学家所关注的焦点。近几年兴起研究的复杂网络,真实地反映出现实中系统的某些重要特性,成为研究现实网络的有效手段。在介绍复杂网络的基础上,着重阐述了复杂网络描述疾病传播的研究工作及成果,特别指出其就用于SARS病毒传播研究得到的一些有意义的结论,从而为控制病毒的传播提供了一种重要的参考依据。     

基于复杂网络理论的加油站销售利润分配规律研究

许多现实网络是介于完全规则和完全随机之间的复杂网络,通过研究验证加油站站点网络图的销售利润分配具有复杂网络的无标度特性,从而为加油站的管理决策、选址提供定量化依据。     

一种不确定性复杂网络的定义及统计特征研究

现实网络的节点具有不确定性,边的连接具有不可分辨性,现有研究运用粗糙集理论解决了某些特定的复杂网络某一方面的问题,但没有提升到通用的网络模式的高度,形成一种完整的理论体系满足不确定性复杂网络研究的需要.提出了一种数学化的粗糙复杂网络的定义,给出了下近似粗糙复杂网络、上近似粗糙复杂网络、复杂网络的粗糙度等概念;定义了粗糙复杂网络的平均距离区间、粗集聚系数、粗糙介数等网络的静态几何特征,研究了粗糙复杂网络的加权度及其度分布.最后运用粗糙复杂网络的概念,实现了一个实际的粗糙复杂网络静态几何特征的计算,验证了相关概念的有效性和合理性.     

基于时空影响域的加权地震网络拓扑特性分析

针对加利福尼亚地震网络,为了研究网络中节点间的相互影响关系,首先基于时空影响域,以平均震级比对边权值进行定义,从而生成加权地震网络.其次,选取零模型为参照物,分析了加权地震网络的拓扑特性.同时对边权值和节点权值的分布进行分析.结果发现:加权地震网络具有无标度和小世界特性,且节点和边权值都具有幂律分布特性;节点的权值与其最大震级值存在正相关.本文基于地震数据所构建的加权地震网络更符合实际情况.     

基于边迭代的复杂网络平均路径长度分析研究

复杂网络可以用来描述现实世界中许多复杂系统,而平均路径长度则是其中一个研究重点。针对基于边迭代的复杂网络,以Farey网络这一类网络族为实例,分析和研究其平均路径长度。研究方法将加深对这些确定性网络模型的研究,并为随机复杂网络提供新的思路。     

长三角高等级航道网的网络特性与鲁棒性分析

为掌握长三角地区高等级航道网络特性,加强航道的维护和对事故的应急处理能力,基于复杂网络理论对长三角高等级航道网络特性和鲁棒性进行分析.建立考虑航道通航等级的长三角地区高等级航道加权网络拓扑模型,分析网络统计特性,识别航道网络关键节点和航段.对航道网络的边(航段)受到随机攻击、基于边强度的蓄意攻击(蓄意攻击Ⅰ)和基于实际...     

幂头饱和的无标度网络模型

在无标度网络模型的算法基础上,考虑到新成员个体的差异性,改进新增结点的连边机制,得到了一种结点的度分布有幂头饱和特性的复杂网络模型。从仿真结果来看,该网络模型的结点的度分布尾部仍然呈现幂律分布特性,并且在度分布的头部有饱和现象,这种幂头饱和的复杂网络模型的度分布特性符合一些现实网络的实证研究结果。     

基于元胞自动机的距离变换方法

借助元胞自动机模型，通过扩展状态记录元胞的归属状态，利用其动力学特性提出了一个删格空间上对点、线、面等复杂实体的加权距离变换方法．实证研究分析表明，基于元胞自动机的距离变换方法能够较好地实现删格空间上加权复杂实体图的距离变换．     

空铁综合运输网络结构特征实证分析

为探究中国空铁综合运输网络结构特性,以城市为节点,若城市间有航班或高铁则连边,以航班数量和高铁数量为权重,分别建立了3个加权网络：高铁子网络、航空子网络和空铁综合运输网络。首先,通过均值关联、三角中介中心度、加权谐波中心度指标对比研究了不同网络的关键节点;其次,通过聚类系数和平均最短路径长度研究了三个网络的小世界特性;再次,通过Newman算法研究了三个网络的社团结构;最后,通过加权网络效率为指标,研究了三个网络的鲁棒性。研究结果表明,北上广深是三个网络的三种不同加权中心度的排名都很靠前,是共有的最为关键的节点。三个网络都具有小世界特性,但只有高铁子网络的模块度值大于0.3,存在明显的社团结构,并被划分为了10个社团。空铁综合运输网络具有更好的加权网络效率,约为0.32,为三个网络中最高,节点失效时的加权效率变化最小,鲁棒性最强。可见空铁综合运输网络集成了高铁网络、航空网络的互补优势,网络结构特征优于单一运输网络。     

复杂网络模型的分析

从平均路径长度、聚集系数、度分布的角度对复杂网络中的三种网络模型,即随机网络模型、小世界网络模型和无标度网络模型进行了分析,并对复杂网络模型的研究意义进行了说明.随着对复杂系统研究的深入,复杂网络在现实中的应用范围日益广泛,提供了一种新的方法去研究世界,同时也给带来新的机遇和挑战.     

基于模块度优化的加权复杂网络社团发现算法分析

社团结构是复杂网络的一种重要拓扑结构。针对加权复杂网络中的社团发现问题,在8个不同领域、不同规模的真实数据集上,从模块度、强/弱社团、聚集系数3个评估指标分析了基于模块度优化的GN算法、FN算法、CNM算法和BGLL算法在加权复杂网络社团发现的效果。研究结果表明,上述3个评估指标在加权复杂网络上的划分结果不能始终保持一致,基于优化模块度的算法更倾向于找到复杂网络中比较粗糙的社团结构,而不是精准的社团结构,其算法的泛化能力有待加强。     

基于复杂网络理论的桁架结构可靠性分析

提出了一种基于复杂网络理论的桁架结构的可靠性分析方法.建立了桁架结构无权无向网络模型,运用复杂网络对其可靠性进行分析,在无权无向网络的基础上,建立更符合桁架结构工作状态的加权有向网络模型,基于结构能量网络并以构件的可靠指标的倒数为权值建立加权有向网络模型,进而计算该加权有向网络模型中各个节点的特征参数,通过量化不同构件可靠指标变化对桁架结构可靠性的影响,结合各个节点参数确定桁架结构中的关键构件.基于此方法可以对桁架结构进行优化设计.     

加权氨基酸网络及其应用

提出了基于能量的氨基酸网络加权方式.基于该加权氨基酸网络模型,构建了新的对接打分函数.采用该打分函数对20个体系的非结合态对接采样结果进行打分排序,并与RP打分函数结果进行比较.通过分析发现,基于氨基酸网络的打分函数,在一些指标上的结果优于RP打分函数.该工作为进一步应用复杂网络的方法研究蛋白质结构-功能关系奠定了基础.     

非线性网络的动力学复杂性研究的若干进展

结合评述国内外复杂网络研究的概况,综述了联合项目组近年来开展的非线性网络的动力学复杂性研究的若干进展,主要包括五大部分:1.复杂网络模型及其特性的研究进展,提出和研究了若干有意义的网络新模型及其普适特性;2.复杂动态网络的非线性动力学的研究进展,包括小世界网络和无标度网络中分岔、阵发混沌和混沌的特性,以及动力学同步与控制方法;3.复杂网络的部分同步;4.权重网络的演化特性及权重的作用;5.复杂网络相关课题及其应用研究;最后,展望了网络科学的应用发展前景与面临的挑战性课题.