针对节点度幂律分布对等覆盖网络的分散式目标免疫

P2P网络的节点度近似服从幂律分布的无标度特性导致了这类网络对随机故障的鲁棒性和对蓄意攻击的脆弱性.为提高其抵抗蓄意攻击的能力,提出了一种经济、高效的分散式目标免疫策略,针对(1)具有最高连接度的节点、(2)具有最高可用性的节点和(3)与具有最高负载的链路直接相连的节点这三类目标实施免疫,设计了基于NoN-indexing机制的熟人免疫方法,能够仅利用网络拓扑局部知识和仅免疫少量关键节点,即可大幅度提高P2P网络的抗蓄意攻击能力.仿真实验结果验证了该分散式免疫策略的经济性和高效性.     

基于节点蓄意攻击的无标度网络#br# 级联抗毁性研究

增强网络的抗毁性对于抵御级联故障具有重要的现实意义。为研究网络参数对级联抗毁性的影响,结合变幂律无标度网络和变聚类系数无标度网络模型,在最大负荷节点遭受蓄意攻击的情况下,研究了无标度网络的幂律指数、聚类系数和平均度与级联抗毁性的关系。结果表明,无标度网络的幂律指数和平均度与网络的级联抗毁性正相关,即网络越均匀、连接越稠密,级联抗毁性越强;但聚类系数对网络的级联抗毁性并没有显著影响。     

提高加权供应链网络鲁棒性的问题

针对供应链网络崩溃后危害程度大、影响范围广等问题,考虑供应链网络复杂性与无标度性的特点,对网络鲁棒性进行量化研究,构建加权供应链网络鲁棒性分析模型。采用改进节点收缩法和三角模糊数法对网络中节点间的关系进行全面客观的评价;分析加权供应链网络在蓄意攻击和随机攻击两种情况下的鲁棒性的变化,并提出改善措施。结合实例,分析该供应链网络的鲁棒性,发现在随机攻击下加权供应链网络具有较好的鲁棒性,而在蓄意攻击下,攻击重要度大的节点会使网络迅速地崩溃。为了提高网络弹性或稳定性,提出针对蓄意攻击的应对策略,以提高加权供应链网络的鲁棒性,这为实际工作中保护网络重要节点、优化网络设计提供了一定的研究思路。     

基于复杂网络的两栖水上飞机起降安全风险演化

为了揭示两栖水上飞机起降安全风险的演化规律,有效预防水上飞机起降安全风险,以风险因素间的作用路径为基础,构建两栖水上飞机起降安全风险演化的有权有向网络拓扑结构,验证了该复杂网络的无标度特性;采用Matlab编程仿真分析网络在随机攻击和蓄意攻击情况下的功能鲁棒性和结构鲁棒性;对比度值攻击、介数值攻击、接近度中心性值攻击及综合值攻击下的网络鲁棒性效果,识别网络的关键风险因素,提出断链控制策略。研究结果表明:两栖水上飞机起降安全风险网络是无标度网络;该网络对随机攻击具有较强鲁棒性,对蓄意攻击具有脆弱性,且度值攻击的结构鲁棒性最差,综合值攻击的性能鲁棒性最差;综合值较高的节点是网络的关键风险因素,优先处置关键节点有助于预防起降事故。     

基于复杂网络的空铁复合网络的鲁棒性研究

运用复杂网络方法,对中国高铁-民航复合网络进行了网络拓扑特性与鲁棒性分析。分析结果表明,高铁-民航复合网络及其子网络都是具有无标度特性的小世界网络;高铁-民航复合网络在蓄意攻击模式下的鲁棒性较差,而在随机性攻击模式下的鲁棒性较强;无论是随机性攻击还是蓄意攻击,复合网络的鲁棒性都优于高铁子网络和航空子网络。     

公交网络的认知及可靠性分析

分析了人们公交出行的站点选择行为,提出站点服务区概念并利用Voronoi图对其进行测度.在此基础上,运用复杂网络理论构建了公交站点网络与公交线路网络模型并定义了网络节点的权重向量,同时定义了针对公交系统可靠性评价的公交服务可靠性指标,并设计了相应的攻击策略.结果表明:对于随机攻击,公交站点网络表现出比公交线路网络更强的鲁棒性,而对于蓄意攻击,公交站点网络则表现出更高的脆弱性.     

面向相继故障的复杂网络上边袭击策略研究

针对复杂网络遭遇蓄意攻击引发的相继故障问题,采用Physical Review E77,026101(2008)所提出的相继故障模型,对比了BA无标度网络和WS小世界网络上遭遇两种边袭击策略导致的全局相继故障现象,并探讨了网络拓扑结构对边袭击策略的影响.理论解析和数值模拟均表明了在模型中可调参数的一定取值内,袭击网络中负荷最小的边比袭击网络中负荷最大的边更易于导致相继故障现象,而且,网络拓扑结构的不同对袭击策略也有着非常重要的影响.     

基于复杂网络的危险品运输网络抗毁性仿真

通过构建危险品运输超网络模型,分析了网络之间的相互作用和影响,继而建立了危险品运输网络模型生成方式;通过引入危险品运输网络"最短路径"、"平均最小风险路径距离"和"网络最大连通子图"概念,提出了"网络风险效率"和"最大连通度"抗毁性测度模型;根据网络流量特性,构建了危险品运输网络介数模型。以危险品运输网络为例进行仿真,仿真结果表明:危险品运输网络抗毁性表现为对随机攻击的鲁棒性和蓄意攻击的脆弱性,抗毁性更接近于无标度网络;其抗毁性是由少数节点和边维系的,且网络对节点攻击的抗毁性低于对边攻击的;网络最大连通度性能优于网络风险效率,适当增加系统冗余性可提高网络抗毁性。     

地铁建设对公交系统鲁棒性的影响北大核心CSCD

为提高城市公交系统的鲁棒性,制定了基于换乘的加边策略。以济南市公交-地铁复合网络为例,研究了网络的特性参数和鲁棒性,并提出基于换乘的加边策略提高网络鲁棒性。研究表明:复合网络具有小世界和无标度网络特性;网络在蓄意攻击下比随机攻击更具脆弱性;在介数攻击下,高度加边策略对网络鲁棒性提升较为显著,使网络瘫痪时被攻击站点比例提升50.46%;在随机攻击和度攻击下,高介数加边策略对网络鲁棒性提升较为显著,使被攻击站点比例分别提升23.35%和39.81%。     

基于不等概率抽样的不完全信息条件下复杂网络抗毁性模型

为了填补随机失效与故意攻击之间的空白,将复杂网络攻击信息的获取抽象成无放回的不等概率抽样问题,建立了不完全信息条件下的复杂网络抗毁性模型.其中网络攻击信息可以通过信息广度参数和信息精度参数调节控制,随机失效或故意攻击是该模型的两个特例.利用母函数方法解析推导出了任意度分布广义随机网络在随机不完全信息和优先不完全信息条件下的两个重要抗毁性度量参数——临界移除比例和巨组元规模,得到的解析结果可以分析和预测不完全信息条件下复杂网络的抗毁性.以无标度网络为例对一般攻击信息参数组合进行了仿真分析,发现随机隐藏少量节点信息将大幅度提高复杂网络的抗毁性,获取少量重要节点的信息可以大幅度降低复杂网络的抗毁性.     

基于复杂网络少数者博弈模型的金融市场仿真研究

本文构造了具有学习机制、学习结构及时间控制策略(持续期策略)的复杂金融网络少数者博弈模型. 基于少数者博弈模型, 以网络学习作为Agent的主要学习机制, 基于随机网络、小世界网络及无标度网络三种网络, 分别对应金融市场中全局信息下的投资者随机决策, 基于社会网络的决策, 及寡头垄断下的决策, 以持续期期作为时间控制要素, 通过仿真观察到金融市场收益分布的"尖峰厚尾"特征、寡头市场股价异常等金融市场复杂现象, 并分析了学习机制、 学习结构及持续期策略在博弈中的作用及产生的不同市场效应.     

具有高簇系数的权重演化无标度网络模型

提出了一个演化的权重无标度网络模型.在传统的加权网络模型的强度优先连接机制基础上,考虑了网络按照模块结构和三角结构进行演化的特性.研究了模块结构和三角结构的演化机制对无标度模型结构特性的影响.仿真结果表明该权重网络的度、强度和权值都服从幂率分布,网络的平均强度与度之间具有高相关特性,网络的平均簇系数与度的函数关系服从幂率分布,模块结构和三角结构的演化机制能够显著提高网络的簇系数.     

Heterogeneity of Scale-free Networks

The heterogeneity of scale-free networks is studied using the network structure entropy (NSE). The NSE of scale-free networks is presented analytically by introducing the degree-rank function. It is shown that the normalized NSE of scale-free networks is only dependent on the scaling exponent and is independent of the size or the minimum degree of networks when scaling exponent is greater than 2. Given the size and the minimum degree of scale-free networks, it is shown that the NSE reached a minimum value when scaling exponent is about 1.7 and then the scale-free networks become more homogeneous as scaling exponent increases after the minimum value.     

无标度网络拓扑结构非均匀性研究

利用网络结构熵定量分析了无标度网络拓扑结构的非均匀性.通过引入度秩函数,解析地给出了无标度网络的网络结构熵.研究发现当标度指数大于2时,无标度网络的网络结构熵仅与标度指数有关,与网络规模及最小度无关.在给定网络规模及最小度条件下,无标度网络的网络结构熵在标度指数等于1.7附近取最小值,即此时网络最不均匀,当标度指数大于1.7时,无标度网络的网络结构熵随标度指数单调递增.     

无标度网络及其系统科学意义

简述了无标度网络的发现及其特性,阐述了无标度网络对于系统科学研究的意义,提出:以无标度网络研究为切入点,深入开展系统结构的研究.     

拓扑可调无标度网络上的雪堆博弈研究

复杂网络上博弈个体间合作行为的涌现具有重要的现实意义.为了研究无标度网络拓扑结构对合作涌现的影响,结合雪堆博弈模型和比例模仿策略,研究了拓扑结构可调的无标度网络上的博弈动力学演化,具体研究内容为网络的幂律指数、平均度和平均聚类系数与合作密度的关系.仿真结果表明,无标度网络的合作密度与网络度分布的均匀程度正相关,高聚类结构可以有效增强网络上的合作密度,即幂律指数越高,平均聚类系数越小时,合作水平越低;另外,平均度与合作密度呈现非单调关系,存在一个最佳平均度.     

无标度网络的群聚性对合作行为的影响

通过仿真实验分析囚徒困境博弈在群聚性可变的无标度网络上的演化,进而考察无标度网络的群聚性对合作行为的影响.实验结果表明,无标度网络的群聚性对合作行为的影响依赖于度量个体博弈收益的效用函数.一方面,当效用函数考虑关系成本并以平均收益度量个体的博弈收益时,无标度网络的群聚性抑制合作行为.另一方面,当效用函数同时考虑关系成本和无标度网络中hub节点所具有的资源优势,并以平均收益和累积收益的加权平均度量个体的博弈收益时,随着累积收益权重的增大,无标度网络的群聚性对合作行为的影响逐渐由抑制作用转变为促进作用.     

无尺度网络平均路径长度的估计

无尺度网络的拓扑结构研究主要集中于聚类系数和平均路径长度的计算以及度分布分析. 在实际的无尺度网络中,表征网络拓扑结构的三个参数之间是互相联系的,其中一个参数均可近似用另外两个参数表示. 鉴于此,针对大规模无尺度网络的平均路径长度计算问题,基于树形结构模型给出了无尺度网络平均路径长度<l>_SF 的计算公式,并分析了网络规模和节点间连接方式对平均路径长度的影响. 分析结果表明,<l>_SF与无尺度网络的平均度数k、平均聚类系数C以及幂指数γ有关,从而将直接求解平均路径长度的复杂问题转化为间接求解,大大提高了分析无尺度网络拓扑结构的效率. 实验结果表明,提出的无尺度网络平均路径长度计算公式是有效的.     

SYNCHRONIZATION IN COMPLEX DYNAMICAL NETWORKS

In the past few years, the discovery of small-world and scale-free properties of many natural and artificial complex networks has stimulated increasing interest in further studying the underlying organizing principles of various complex networks. This has led to significant advances in understanding the relationship between the topology and the dynamics of such complex networks. This paper reviews some recent research works on the synchronization phenomenon in various dynamical networks with small-world and scale-free connections.     

节点数固定的复杂网络模型初探

由于随机图模型、小世界模型和无标度模型的结构上存在交叉性，有必要对复杂网络进行新的分类。本文将复杂网络分成两类：节点数固定的复杂网络和节点数变化的复杂网络，且重点研究了前一类网络。首先时节点数固定的网络进行了细分，然后分析了在边的不同连接方式下节点数固定的网络的度分布、平均最短路长度和聚类系数等特征，最后讨论了小世界特性与无标度特性产生的原因。研究表明，节点数固定的网络大多具有小世界特性，小世界特性与无标度特性是从不同的侧面来研究复杂网络的，从而很好地解释了在许多复杂网络这两种特性能够共存的原因。