汉语语义网络的统计特性

采用不同原则构建的词汇和句法语言网络均具有小世界和无尺度的特征. 在更深层次的语义或认知网络中, 这些特征还存在吗？为了回答这个问题, 本文构造了一个汉语语义角色(论元结构)网络并研究了它的统计特征. 结果表明, 尽管语义网络也是小世界和无尺度网络, 但它与句法网络在层级结构和节点度相关性方面存在明显不同.     

基于网络拓扑统计的恒生证券指数处理

为分析香港证券市场恒生指数(HSI)的动力学特性, 依据粗粒化处理的同质划分方法, 将HSI的时间序列转化为由4个特征字符{R, r, d, D}构成的HSI符号序列. 由符号序列中的16种2-字串的元结构(即16种HSI变化模式)为网络的节点构建了一个加权证券指数网络, 这一网络将证券市场指数波动和变化模式的相互关系和相互作用等信息编码在网络的拓扑结构之中. 通过对网络的拓扑参数中介中心性的测量, 发现在两个量级的时间间隔标度范围内, 至少有3个高中介中心性的网络节点, 即网络中18.7%的节点承担了网络的71.9%的中介中心性功能, 它们所代表的HSI变化模式具有很好的统计稳定性, 识别这些具有拓扑统计重要性的节点模式对于理解证券市场的波动规律以及信息传输特性有积极意义. 对比计算了随机网络节点的中介中心性, 其中每一个节点的中介中心性能力几乎是均等的, 没有一个节点显得特别地突出, 这些表明香港证券市场在统计意义下是稳定的而不是随机的.     

语言复杂网络的聚类研究

利用15种语言的依存句法树库,构造了15个语言网络,并采用复杂网络研究工具对这些语言网络进行了研究,其目的是研究复杂网络在语言分类中的可行性.研究结果显示,通过复杂网络的主要参数,即节点的平均度、聚类系数、平均路径长度、网络中心度、直径、节点度幂律分布的幂指数、度分布与幂律拟合的决定系数,可以对人类语言进行分类,其准确性与利用现代语序类型学主要指标进行的语言分类准确性相当.克服了类型学研究中语种库语料为非真实语料及参数选择中过于注重微观的问题,所得到的结果更能体现语言的整体类型学特征.本研究不仅丰富了现有的语言类型学方法,也拓展了复杂网络在人文、社会与生命科学等领域的应用.     

汉语词组网的组织结构与无标度特性

定义了汉语词组的随机文本模型(Monkey模型), 揭示了真实汉语词组网具有无标度特性, 指出了节点的平均度与总节点数的比值()基本上是个常量. 通过模拟词组网络的演化, 发现了按字频选择汉字是导致词组网幂律度分布的重要原因. 适当地调节汉字的选择概率可以使汉语的Monkey语言表现出与自然语言类似的统计特性, 大k时涌现幂律度分布, 且幂指数大约是6. 对比Monkey语言和真实汉语得出, 人类能更好地运用汉字资源并以简洁的方式表达意图, 从而证明了汉语词组网的组织结构服从自然界普遍存在的最小代价原则.     

汉字网络的3度分隔与小世界效应

提出了汉字词组网络模型，并对于三种不同来源的词组进行了分析，得到了网络的聚集系数和平均最短路径。证明了汉语词组网3度分隔，并涌现出小世界效应。结果表明汉语词组网和英语词汇网具有相似的拓扑结构和性质，且同样具有良好的可搜索性。     

基于丙泊酚麻醉的相位模式复杂度同步及脑网络变化

麻醉诱导的无意识在宏观尺度表现为大脑区域之间功能连接的中断.然而,在介观尺度,麻醉的脑意识消失作用机制仍不明确.本研究分析了9名接受丙泊酚全身麻醉的癫痫患者(年龄18～54岁)的皮层脑电(electrocorticogram,ECoG)数据,采用了相位模式复杂度(phase-pattern complexity,PPC)的同步估计方法,并基于图论度量了皮层尺度麻醉前后的聚类系数、平均特征路径长度、全局效率、局部效率和中介中心性等几种网络特征参数.结果表明,delta-theta(1～8Hz)频段和gamma2(48～60Hz)频段在意识消失后的PPC值显著降低(分别为P0.01,P0.05).皮层尺度脑网络则由节点间的强连接转变为以少数节点为枢纽节点,并成散射状连接其他节点的网络拓扑结构.研究表明,麻醉导致的意识消失与皮层尺度神经活动的相位模式复杂度的降低及对应的拓扑网络的简单化有关.     

纵向岭谷区道路网络特征和生态系统变异统计规律

作为景观干扰因子,道路网络对区域生态系统变化和格局特征具有重要的作用,定量分析几者之间的规律性对区域生态系统管理具有重要意义.借助GIS软件,在分析了纵向岭谷区道路廊道、网络特征和生态系统分异的基础上,探讨了道路网络对生态系统格局变化的影响;进一步分析了区域生态干扰和网络特征之间的规律性.结果表明:研究区道路廊道密度和地形、海拔、村落数及其区域生态系统破碎化程度相关显著,显著性在不同道路类型之间也存在差异.随着道路网络的形成和道路密度的增加,道路网络的环度(α指数)、线点率(β指数)和连接度(γ指数)的特征指数增加;区域生态系统总斑块数、斑块密度增加,景观格局指数均匀度、分维数等增加,而最小和平均斑块面积、蔓延度等降低,低等级道路对区域景观具有较大的影响.道路网络的α,β,γ特征指数和区域综合的生态干扰水平(Hd)存在正相关,相关系数在不同时期(1980年,2000年)都达到了显著性水平,说明随着道路网络的发展,生态干扰也随之增加.     

交通流局部单向传输对复杂网络拥塞的影响

实施网络局部交通流的单向传输能否有效地提高网络的吞吐量及缓解网络拥塞情况, 对于许多现实复杂系统而言具有重要意义. 通过研究节点的度和介数与节点拥塞情况的关系, 提出了两种用于交通流单向传输控制的流向约束模型. 为检验不同模型下流向约束对网络传输能力的影响, 通过引入一个状态参数H, 利用由稳态到拥塞状态的指标流量相变值来度量网络的吞吐量, 并分别针对3种网络在不同约束模型下进行了仿真. 通过数值模拟得到如下结论: 采用基于度的流向约束模型对ER随机网络和WS小世界网络的数据传输能力几乎没有影响, 网络吞吐量和拥塞情况均没有得到改善, 但该模型在一定程度上缓解了BA无标度网络的拥塞程度; 采用基于介数的流向约束模型有效地提高了ER随机网络和WS小世界网络的吞吐量并在一定程度上缓解了网络拥塞情况, 且较基于度的约束模型进一步改善了BA无标度网络的拥塞程度, 但无论采用哪种约束模型, 均不能有效提高BA无标度网络的吞吐量. 同时可以看出, 对于3种网络, 有意识地对介数较大(拥塞较严重)节点实施流向约束均可以有效地缓解网络的拥塞程度.     

脑白质网络构建方案对拓扑属性个体差异的影响

为了深入研究构建方案对脑网络拓扑属性个体差异的影响,本文利用80名健康成年被试的弥散张量数据,采用2种节点定义方法、4种确定性纤维追踪算法和4种边的权重定义方法来构建脑白质网络.应用图论和层级聚类的分析方法,系统地评价了32种网络构建方案对个体差异的影响.具体研究的拓扑参数包括网络的全局效率、局部效率以及节点效率.结果发现:(1)基于相同分辨率构建的网络趋向于具有相对一致的节点效率的个体差异;(2)纤维追踪算法对全局效率和局部效率的个体差异影响较小,但在相同的节点分辨率下,基于相同的纤维追踪算法所构建的网络其节点效率的个体差异趋向于一致;(3)采用相同边的权重所构建的网络在全局效率和局部效率方面展现出了相对一致的个体差异.综上可见,网络构建方案在反映个体间差异层面的异同依赖于网络属性.以上这些研究结果为跨研究之间的比较分析提供了有价值的方法学参考依据.     

体外培养神经元网络功能结构的长时间发育变化

神经功能结构的建立和维持是学习与记忆等高级功能的基础. 因神经网络的结构错综复杂, 节点行为多变且受多种因素的影响, 目前其拓扑结构的形成和维持机制尚不清楚. 基于多电极阵列系统, 本研究连续记录了体外长时间培养的海马神经元网络的自发放电活动; 利用不同电极放电序列之间的互相关系数映射功能连接强度, 构建网络拓扑结构图, 分析其发育特性. 对培养1~18周的3个样本的分析结果显示, 网络拓扑结构的形成和维持具有自组织和自解离特性: 网络连接建立期(1~3周), 邻近节点之间建立连接, 形成局域微网络; 随着网络的发育, 逐步形成多节点的复杂功能结构; 发育成熟期(12周后), 功能连接开始消退, 部分节点脱离网络, 网络聚集程度增加. 不同发育时期网络各节点连接强度的分布均符合幂率分布, 表明无外界输入的培养神经元网络是具有无尺度特征的复杂网络. 本研究有助于复杂神经网络结构的形成及维持机制分析, 为研究神经发育和神经系统信息处理机制提供新的视野.     

大脑网络的探索进程（一）——研究特点、方法与三大类型*

脑网络是复杂的生命系统中一个最典型的复杂网络,是一类“网络的网络”。目前可从三个层次对大脑网络进行建模探索,即微观尺度(神经元)、中尺度(神经集群)、大尺度(脑区域),各层次之间相互影响、错综复杂,研究难度很大。笔者从网络科学观来评述大脑网络的探索进程、研究方法和主要类型。     

人脑连接组研究:脑结构网络和脑功能网络

人脑是自然界中最复杂的系统之一,在这个系统中,多个神经元、神经元集群或者多个脑区相互连接成庞杂的结构网络,并通过相互作用完成脑的各种功能.近年来,结合基于图论的复杂网络理论,研究者们发现利用结构和扩散磁共振成像数据构建的脑结构网络以及利用脑电图/脑磁图数据和功能磁共振成像数据构建的脑功能网络具有很多重要的拓扑性质,如"小世界"属性、模块化的组织结构以及主要分布在联合皮层上的核心脑区(如楔前叶、额上回、额中回).另一方面,研究者发现许多神经精神疾病(如阿尔兹海默病和精神分裂症等)与脑结构和脑功能网络的异常的拓扑变化有关,这些研究不仅为理解神经精神疾病的病理机制提供了新视角,也可能为疾病的早期诊断和治疗评价提供脑网络影像学标记.本文以人脑结构和功能连接网络的研究为重点,介绍了人脑连接组和复杂网络理论的基本概念,并且回顾了近年来人脑结构和功能连接组的研究成果,并指出了该领域中存在的问题及未来的研究方向.     

大数据浪潮冲击下网络科学与工程面临的挑战与机遇

近年在大数据浪潮的冲击下,“网络科学与工程”与众多领域一样,面临着新的挑战和机遇。首先评述大数据及大数据科学的特点和概况;然后针对当今“网络科学与工程”的最新前沿课题--“网络的网络(NON)”,讨论若干典型的NON 及其主要特点和相关课题初步进展,并提供若干挑战性课题和难得的机遇。     

太原理工大学HFC校园有线电视网光链路设计方案

在互联网、电信网和广播电视网络高速发展的今天,三网融合已是必然趋势,HFC网络的双向改造工程为三网融合奠定了坚实的基础。文章介绍了太原理工大学校园HFC双向有线电视网光链路部分设计及计算过程。     

婴儿社会和情绪脑机制的早期发展

能够快速扫描并锁定周围环境中可能存在的危险刺激并给予优先反应对人类生存至关重要.大脑中可能存在功能特异性的神经网络模块加工此类刺激.行为研究表明,该神经网络可能早在1岁前就开始形成和发展.近年随着认知神经科学研究技术的成熟,研究者利用EEG,fNIRS和fMRI等方法,直接研究社会和情绪脑机制的早期发展(0~1岁).本文从面孔表情、情绪性语音和早期社会交往3个方面系统总结了婴儿社会性和情绪发展的研究,并描述了相应社会-情绪神经网络的发展进程.在此基础上,采用经验-期待性机制和经验-依赖性机制讨论了早期社会经验对社会与情绪脑机制的影响,认为社会-情绪的神经网络不是先天形成、独立于社会经验的加工模块.虽然在个体发展的早期阶段(0~3个月),社会和情绪脑的核心结构已经形成,但出生后5~7个月,经验-期待性机制将会重塑社会和情绪脑,通过知觉窄化过程,该神经网络开始功能特异化,而只对特定的社会刺激敏感.在此期间的社会剥夺则会对社会-情绪神经网络的发展产生不可逆的影响.出生7个月以后,该神经网络通过经验-依赖性机制的调节逐渐趋于完善,并形成较稳定的个体差异.     

ANN在地基沉降预测中的运用

地基沉降与其各指标间具有非线性的特征,而神经网络具有很强的处理非线性能力,本文通过采集样本,将样本分成两部分,一部分用于网络训练,与部分用于检测,结果表明,训练结果与检测结果一致。     

探析青少年网瘾的成因

青少年网络成瘾问题已成为急需解决的一大社会问题,引导青少年正确使用网络,预防和戒除青少年上网成瘾已经刻不容缓。