亚洲区域海运网络的结构特性与演化模型

为深入刻画海运网络的结构特性与演化机制,利用亚洲区域前十大班轮公司的航线、船期及运力数据,构建亚洲区域加权海运网络模型,根据相关指标分析其拓扑结构和权重结构的特性,利用加权BBV模型模拟网络的演化情况.研究结果表明,网络拓扑结构具有较小的平均路径长度和较大的聚类系数,度分布服从正态分布,属于小世界网络;网络权重结构具有较小的聚类系数和较小的平均路径长度,点强度和边权分别服从幂律分布和长尾分布,属于无标度网络.利用BBV模型拟合的仿真网络,与实际海运网络基本一致,说明BBV模型可反映实际网络的演化机制.     

基于复杂网络理论的人际关系网络模型的构造和特性分析

在小世界、无标度网络模型的基础上构造出人际关系网络模型,并对人际关系网络模型进行了特性分析和仿真实验。结果表明,该网络模型具有平均路径长度与网络规模呈对数形式增长,度分布服从幂律增长,具有等级结构,聚类系数较大的特征,能很好地符合实际的人际关系网络。     

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。     

基于邻居系数的聚集度可调无尺度网络建模

针对聚集系数未涉及间接邻居连通性和无法正确描述大节点度网络节点的问题,提出聚集度的新度量-邻居系数,并基于其统计意义提出邻居系数网络模型.邻居系数从邻居演化的角度描述聚集度,定义为网络节点的间接邻居也是其直接邻居的概率,分析表明邻居系数可有效地描述各种网络节点的聚集度.邻居系数模型是通过引入局域连接这一邻居演化机制对Barabási-Albert(BA) 无尺度网络模型的扩展.仿真结果表明邻居系数网络模型既具有可调的聚集度,又保持节点度的幂率分布.     

一种基于社团和分层思想的无标度演化模型

针对复杂网络节点度分布服从幂律分布问题, 给出一种基于社团和分层思想的无标度演化模型. 该模型利用转轮思想和限制节点度改进了无标度模型的优先连接策略; 加入分层结构优化了无标度网络的搜索; 将局域世界模型中的局域世界思想引入到模型中, 并利用社团结构改进了局域世界模型中局域世界的不确定性问题.  理论分析证明了模型的度分布服从幂律分布, 且幂律指数可调.  模拟实验结果表明, 模型有较小的平均路径长度和较大的聚类系数,  且两层网络搜索效率优于单层网络搜索.     

具有高聚类系数的加权网络演化模型

基于网络节点间三元组的形成,并结合随机游动提出一个加权网络演化模型.分析了网络的强度分布、权重分布、度分布以及聚类系数,结果表明模型生成的网络具有无标度特性,同时具有很高的聚类系数.     

班轮航运网络拓扑特性

为获得班轮航运网络的结构特点,对现实航线数据进行计算机仿真,并利用复杂网络理论对网络的拓扑特性进行统计与分析.结果表明,班轮航运网络有一定的小世界特性,具有较短的平均路径长度和较大的聚类系数;其度分布服从幂律分布且具有典型的无标度网络特性;班轮航运网络具有富人俱乐部特性;其同配性系数为0.0574,未体现出明显的同配性.     

基于节点吸引力的可调参数复杂网络模型

针对真实网络的生长演化规律,以及BA无标度网络模型和原始的节点吸引力模型在择优连接以及生成网络统计特征方面所存在的问题,综合考虑复杂网络生长演化过程中节点度和节点吸引力的择优连接特性,提出了一种基于节点吸引力的可调参数复杂网络模型. 理论研究与仿真实验分析表明,基于节点吸引力的可调参数复杂网络模型可以有效生成结构稳定并与实际网络统计特征很接近的复杂网络,通过调节模型参数可以灵活调整网络的生长演化过程. 模型生成的网络度分布仍然服从幂律分布,并且具有较高的群集系数和平均路径长度.      

不确定网络及其度分布的马氏链数值分析

采用不确定理论的方法,基于BA模型及演化网络模型,通过在择优概率的基础上加入不确定变量,提出一个能较好描述现实复杂网络特征的不确定演化网络模型。针对该模型,运用马氏链数值方法,根据连线增加和删除数目的不同关系导出相应的度分布和幂率指数的表达式。理论、数值分析和模拟结果表明:该模型能自组织演化成无标度网络,度分布遵循幂率分布,与现实中的一些网络相吻合,由于不确定性的普遍性,该模型具有一般性。     

超网络中的紧密相关集和组度分布特性研究

超网络是描述真实世界事物间日趋复杂关系的最一般且无约束的数学模型,其无标度特性是重要的研究内容.超网络无标度特性的研究基础是超度的分布特性,但是超度的定义是着眼于单个节点的.为了探究超网络中广泛存在的群体特性从而更充分地发掘超网络表示复杂系统的结构优势,本文扩展了超网络中超度和超度分布的概念.在提出的紧密相关集概念的基础之上,给出了组度的定义,进而提出了组度分布的定义.随机均匀超网络的理论解析结果显示其组度分布服从泊松分布.已有的按BA模型推广构建的超网络模型(通常称为无标度超网络)的超度服从幂律分布,仿真实验表明,其组度也服从幂律分布.在真实超网络上的研究发现,超度的分布特性并不能完全决定组度的分布特性.本文的研究结果可以充实超图理论的内容,对超网络中群体特性的研究具有借鉴意义,同时也有利于拓宽网络科学的应用范围.     

可调路径长度和簇系数的加权无标度网络模型研究

以无权的高簇系数的Holme和Kim(HK)模型为基础,联系实际网络所应该具备的权重,引进了一种动态的赋权机制,提出了一种更大范围可路径长度和调簇系数的加权无标度网络模型.分析和仿真表明:大范围可调路径长度和簇系数的加权无标度网络模型不仅继承了HK模型的高聚类效应和无标度特性,且它的调节手段更丰富,调节范围更大,实现了...     

一种局部集聚的网络演化模型

著名的局域世界演化模型提出了局部演化的思想,但其局域世界的选取方式却不太符合现实世界的情况.由此提出了一个改进的局域世界演化模型,生成的网络同时具有无尺度和小世界特性,其度分布也同样表现为幂率和指数之间的某种过渡,而相对于原模型,却具有大得多的聚类系数,这符合真实世界的情况,使得本模型更有应用价值.     

节点吸引度相关联的无标度竞争网络

针对WWW网络每时每刻每个网页对人们的吸引程度不同及吸引度相互关联特征,提出了吸引度依赖于时间的Poisson NPA(增长择优网络)竞争网络模型.它不仅是初始吸引度为常数的Dorgovtsev等人的无向网络模型的推广,而且刻画出了增长网络的竞争机制.通过对这个模型进行分析,获得了度分布的解析表达式,并给出了渐近线性吸引系数A与新节点边数m的关系.理论分析与数值模拟表明,这类网络的幂律指数在区间(2,m 1)内,幂律指数为3的条件是渐近线性吸引系数A为0,且|A|/m越小,度分布的理论值与模拟结果的误差越小.     

随机派系生长网络模型及其传输能力研究?

本文提出一种基于随机选择的派系生长网络模型,该网络从一个a-派系模体开始,每个时间步t,在网络中随机选择m个节点构建一个新的a-派系,由此网络生长演化.模拟研究表明:该网络具有高的聚类系数和短的平均路径长度是一个小世界网络,并且比值ρ=m/a越小,聚类系数越大.而度分布则呈指数分布,这些特征与许多交通系统的复杂网络的实证研究结果相符.该网络的聚类系数与节点度呈幂律变化,显示网络具有模块化层次结构的特征,这一特征与近年来人们研究的大多数复杂网络具有模块化层次结构特征的实证研究结果相符.我们还研究了该网络的传输能力,研究表明该网络的传输能力随着比值ρ=m/a的减小而增大.这些研究结果对城市公共交通网络的构建具有一定的指导意义.     

基于度-负载联合偏好的无标度网络局部路由策略

提出了一种无标度(scale-free)网络上的自适应局部路由策略.发送节点根据每个邻居节点当前负载与其发送能力的关系,自适应调整向该邻居节点转发信息包的概率.此概率与每个邻居节点度的α次方成正比,α是可自适应变化的偏好因子,由节点度以及负载联合决定.当节点负载小于发送能力时,增大其偏好因子;反之,则减小.这样使得整个网络业务量较小时,可以优先把业务转发往度较大的节点,从而使信息更快到达目的地;而业务量较大时,将业务分散处理,避免在度大的节点处拥塞,使得所有节点的发送能力均能得到充分利用,从而提高了整个网络的业务承载能力.仿真结果表明,本策略有效地提高了网络容量,并且降低了网络中信息包的平均传输时延.     

聚类系数可调的类星形无标度网络模型

在网络平台空前发展的背景下,提出了一个由简单规则构造的聚类系数可调的类星形无标度网络模型.在模型的演化过程中,每个新加入的节点都通过两步连边的方式连接到网络中,其中一部分连边始终连到几个固定节点上,其余边按度优先机制随机连到其他非固定节点上.理论分析和数值仿真的结果一致表明,该模型同时具有无标度,小世界和类星形的特性.有趣的是,不仅度分布的幂指数依赖于固定节点个数δ和连边数m,而且聚类系数也受δ和m的调控,不同的是δ对聚类系数的影响很大,m对其影响较小,这样使得聚类系数具有很大的调节空间.进一步研究发现,该网络的同步能力也随固定节点个数的增加而增强.     

设计无标度网络的一种新方法

提出了一种设计生成满足任意指定幂律要求的无标度网络的新方法.该方法利用了无标度网络的一个重要性质,即无标度网络的最终形成是受其度的几何均值控制的.为此提出了一个算法,该算法从一个合理的小世界网络开始,通过富者愈富的原则不断地对当前网络实施删边和加边操作,同时保证网络中的节点个数、网络中的总边数和网络的连通性不变,直到网络中节点度的几何均值达到了一个特定的值为止,生成一个预定的无标度网络.数据仿真验证了该方法总可以生成一个满足指定幂律要求的无标度网络.     

海上丝绸之路东南亚航运网络的复杂性分析

为推进海上丝绸之路战略的建设, 构建海上丝绸之路东南亚航运网络数据平台, 基于复杂网络理论的方法, 从节点的度及度中心性、接近度中心性和中介中心性等方面分析了海上丝绸之路东南亚航运网络特征. 结果表明: 海上丝绸之路东南亚航运网络具有较大的平均集聚系数和较小的平均路径长度, 度分布近似符合幂指数分布规律. 该网络具有小世界特性和无标度特性, 符合复杂网络特征. 在东南亚沿线港口中, 新加坡港、巴生港、丹戎帕拉帕斯港等港口的度及度中心性、接近度中心性和中介中心性值较大. 这些港口对于中国在“一带一路”中建设核心港口群具有重要的参考意义.     

权重演化的加权网络

无标度加权网络的模型构建已经引起了越来越多的关注。提出了一种权重依时间增长的加权网络模型,其中每个时间间隔的权重增长量是个随机变量。利用主方程方法,可以证实当时间t→∞时,该网络有稳定权重分布p（w）。通过两个计算实例,发现p（w）～w^-γ,其中幂律指数γ〉2。