航空快递网络的复杂结构特性及演化机理

随着我国社会生产和消费方式的转变,快递产业在近年来飞速发展。快递网络是快递企业运营的基础,对其发展具有重要影响。从复杂网络理论的研究视角出发,对航空快递网络的结构进行拓扑描述,并使用复杂网络统计方法展开实证分析,发现航空快递网络是一个小世界网络,其度分布形式为单标度分布,不存在明显的社区结构,表现出富人俱乐部现象和节点度的异配特性。在此基础上,构建了一个具有增长和偏好连接机制的网络模型。仿真实验结果表明,该模型重构了航空快递网络的主要结构特性,进而从理论层面上揭示了航空快递网络复杂结构特性的生成演化机理,为快递企业在实践中构建航空快递网络提供理论依据。     

基于中心度的中国航空客流网络抗毁性分析

以中国航空客流为样本,运用复杂网络理论,构建中国航空客流网络,并论证其系统结构特性。从点度中心度、中间中心度和接近中心度角度确定网络的关键节点,采取基于3个中心度的蓄意攻击方式,根据网络整体效能和簇系数两项指标及其下降率的变化情况,对网络的抗毁性进行了实证分析。在可视化视角下,对比分析3种蓄意攻击方式下航空客流网络结构的变化情况。研究表明:目前中国航空客流网络面对3种蓄意攻击时,网络抗毁性较弱,结构呈现出不同的变化,为此应分别从3个中心度角度出发,着重确保网络关键节点的安全,增加更多的功能不同的关键节点,优化航线网络结构。     

多模式枢纽网络中高铁与航空票价优化模型

针对高铁和航空共存的客运枢纽网络,考虑枢纽机场容量,建立了求解多模式枢纽网络中高铁和航空的最优票价问题的双层规划模型,其中上层最大化航空和高铁各自的利润,下层是竞争市场中的随机用户均衡,为求解该模型,设计了基于灵敏度分析的启发式算法.最后,利用实际枢纽网络的算例验证了模型和算法的有效性.结果表明,当枢纽机场容量限制增强时,利润贡献最大市场的票价变化幅度最小,所以枢纽容量应优先满足该市场需求.     

中国民用航空网络的中心化及节点攻击比较

以中国民用航空(CAN)网络为研究对象,应用度、紧密度、点介数和流介数四个指标对CAN进行中心化处理,判断最合适的处理方法并认定CAN网络的主要节点.其中,点介数指标对CAN网络的中心化处理效果最好,中心化程度达到96.92%.最后得出结论,中国航空网络的前五中心节点按顺序分别是北京、上海、广州、乌鲁木齐、昆明.进一步地,采用节点攻击的方法进行了验证.     

基于多层网络的空铁联运双层加权网络结构特性北大核心CSCD

针对单层网络无法有效刻画空铁联运系统复杂结构的问题,将节点、连边及边权的异质性同时纳入考虑,提出一种基于多层网络的空铁联运双层加权网络模型。以东航空铁联运网络为例,从无标度特性、小世界特性、中心性和层间相关性4个方面实证分析了其结构特性。研究结果表明:东航空铁联运双层网络及其子网层均具有无标度特性和小世界特性;东航机场网络层的中心性突出,联运网络的中心性分布呈非均衡性;机场层与高铁层之间呈弱相关性,层间关系紧密度有待加强。东航空铁联运网络整体结构与联运功能良好,提高机场与高铁站的匹配度有利于提升空铁联运效率。     

世界集装箱海运网络层次结构研究

将世界集装箱班轮运输划分为18个海运区域,根据17家主要班轮公司593个港口的航线连接数据统计18个海运区域间的航线连接情况,构建以连接频率为权重的加权世界集装箱海运网络.结合优势流分析和显著流分析对海运网络的层次结构进行研究,结果表明世界集装箱海运网络具有明显的层次性,可分为四层.各层次区域之间存在海运联系且不同层次的区域在网络中具有不同的作用,第一层次海运区域处于核心地位,第二层次及第三层次的部分海运区域的中介性较强.在此基础上,进一步探讨东亚和西北欧两个核心区域与其他区域的相对海运距离,分析海运区域间的内在联系.     

基于拓扑势的社会通信网局域中心性分析

针对社会通信网络中心性度量问题,在CDMA手机通话数据的基础上构建社会通信网络,引入新的局域影响力度量指标——拓扑势,结合度、介数和接近度等经典参数,对社会通信网络局域中心性进行实证分析.发现社会通信网络节点度、介数和拓扑势的累积分布均服从漂移幂律分布,接近度为正态分布;另外,随着用户局域影响范围σ的增大,其局域中心性大小与其联系人数目和连接中介能力的正相关性逐渐减弱,而与其在网络中拓扑位置的正相关性增强.     

面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型

为解决枢纽机场客流拥堵问题,提高机场运行效率,减少运营成本,提出了一种面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型。该模型基于非严格枢纽航线网络结构,以不同运输方式的费用和流量为约束条件,以枢纽航线网络成本最低为目标，设计了能够减少求解运算的复杂变量表示方法,以及减少陷入局部最优解概率的模拟退火粒子群优化(simulated annealing particle swarm optimization, SAPSO)算法。实验结果表明,相较于严格的枢纽航线网络,所提优化模型能够显著地缓解枢纽机场的拥堵,均衡枢纽机场间客流量,减少网络成本;同时,所提算法具有较快的收敛速度和良好的稳定性。     

面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型

为解决枢纽机场客流拥堵问题,提高机场运行效率,减少运营成本,提出了一种面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型。该模型基于非严格枢纽航线网络结构,以不同运输方式的费用和流量为约束条件,以枢纽航线网络成本最低为目标,设计了能够减少求解运算的复杂变量表示方法,以及减少陷入局部最优解概率的模拟退火粒子群优化(simulated annealing particle swarm optimization, SAPSO)算法。实验结果表明,相较于严格的枢纽航线网络,所提优化模型能够显著地缓解枢纽机场的拥堵,均衡枢纽机场间客流量,减少网络成本;同时,所提算法具有较快的收敛速度和良好的稳定性。     

知识网络演化模型的仿真研究(英文)

研究了一类基于知识相关度的局部偏好连接机制和偏好删除机制的知识网络演化模型。数值模拟了知识网络累积度分布,累积度分布一开始近似服从无标度分布,而后出现一指数截断。最后比较了在一些不同连接与删除机制下生成的一些知识指标,仿真结果表明,基于知识的局部偏好连接机制和基于度的偏好删除机制比随机局部偏好连接机制和随机偏好删除机制更易于引起网络异质性及提高网络的绩效,而这些指标是有利于网络的形成。     

城市群交通网络特性

城市群经济社会蓬勃发展要求有相适应的交通运输网络为其提供强有力的支持,因此,以长株潭城市群交通网络为背景,研究了交通网络特性.给出了道路的n阶平均度、网络平均n-聚集系数、网络失效弹性等概念,定义了度为k的道路的介数中心性和基于节点介数中心性的结构熵,在数值计算的基础上分析了交通网络性质.研究分析发现:(1)五个交通网络中,整个长株潭交通网络是比较抗失效的,湘潭交通网络显示出对失效的脆弱性,而长沙市及长株潭整个交通网络是最为有序的;(2)长株潭城市群交通网络是小世界网络而不具有无标度性;(3)对网络匹配关系研究表明交通网络是异配的,利用网络异配性初步探讨了网络层阶性.     

基于多任务学习图卷积模型的航空网络节点分类

准确识别航空网络关键节点, 做好针对性防护, 对于保证航空网络正常运行至关重要。传统的方法, 如基于复杂网络中心性指标的方法, 或基于机器学习的算法, 只单一考虑网络结构或节点特征来评价节点的重要性。然而评价节点的重要性应该同时考虑网络结构特征和节点特征。为解决上述问题, 本文提出了一种名为多任务图卷积网络(multi tasks graph convolution network, MTGCN)航空网络节点分类模型, 该模型在图卷积网络的基础上, 引入多任务学习及自适应加权策略, 将“节点—节点相关性”作为辅助任务加入模型的训练过程中, 并根据训练情况自适应分配各任务权重。3个不同规模的航空网络数据集中的仿真实验表明本文所提模型的性能优于现有的图卷积模型, 为图卷积在航空网络节点分类方向的应用提供了思路。     

基于超网络的作战信息流转建模及特性分析

针对现有单一要素模式的信息网络不能有效反映作战信息流转复杂结构及动态过程的问题,提出一种基于超网络的作战信息流转"两层三网"模型构建及特性分析方法。首先,分析作战信息流转超网络结构特征,抽象作战节点和信息关系的多维属性,定义关联映射规则,建立作战信息流转超网络模型;其次,从节点的超度分布、超边的度分布、介数、聚类系数、子图向心性和网络弹性6个方面,研究了作战信息流转超网络的拓扑特性。最后,以空中突击作战为例,通过仿真实验,验证了模型与方法的可行性和合理性。     

电信社群网络静态几何性质分析研究

通过抽取电信通话数据作为研究对象，分别计算了电信社群网络中节点度、子图连通性、膨胀率、聚集度、平均最短路径的分布情况，得出电信社群网络是一个无标度网络。子图连通性、膨胀率的分布符合幂律分布，聚集度符合尾部有突起的幂律分布，平均最短路径服从Poisson分布的重要特征。     

枢纽航线网络的构建方法及应用

给出一种枢纽航线网络设计的新方法。首先选择恰当的指标体系利用多属性决策方法甄选出候选枢纽集，然后基于选出的候选枢纽集建立了枢纽航线网络设计的数学模型，最后基于特定的最短路优化算法求解所建模型。利用所提方法构建了中国15城市的枢纽航线网络。     

基于节点中心性的时变复杂网络布局算法

目前,时变网络布局算法主要从网络结构和美学指标出发维持用户意象图,并没有考虑节点中心性的影响。为此,将嵌入节点中心性改进传统静态网络布局算法为时变网络布局算法。首先,引用节点半局部中心性指标改进PageRank算法来评估节点的中心性;然后,根据节点的中心性和稳定度来计算动态半径作为节点的约束因子;最后,在静态网络布局算法中加入控制节点移动的约束因子,形成基于节点中心性的时变网络布局算法。实验结果表明,所提方法可以在保存用户意象图和美学标准间达到平衡,且对大型时变网络也具有良好的计算能力。     

中国制造业需求驱动研发模式及创新效应研究

基于投入产出模型和社会网络分析相结合的方法,分解了不同类型需求驱动中国制造业研发投入的模式,研究了网络特征在研发投入与创新产出关系中的调节作用.结论表明,技术密集型制造业的研发投入是国内最终需求和中间需求共同驱动的,资本密集型制造业的研发投入结构则为中间需求主导型.各类需求引致的研发投入均对中国制造业创新产出具有显著的促进作用,且贡献由高到低依次为国外最终需求、国内最终需求和中间需求,因此最终需求是驱动研发投入进而实现创新产出的主要动力.生产网络特征在研发推动创新产出中具有显著的中介效应,中心度与各类需求引致的研发投入交互促进了创新产出的增长,上游度限制了中间需求驱动的研发投入对创新产出贡献的发挥.     

Promoting Metro Operation Safety by Exploring Metro Operation Accident Network

Understanding the causation of accidents is essential to promote metro operation safety.In terms of 243 reported metro operation accident cases in China, a directed weighted network was constructed based on complex network theory, where nodes and directed edges denotes factors and event chains respectively. To reveal the key causal factors, the topological characteristics of metro operation accident network(MOAN) were analyzed from both global and local views. The results show that facility-type factors are more closely related to the occurrence of the accidents from the perspectives of average path length and cascading effects. Accident types like train delay and train suspension are the great risk recipients. Key causal factors with large out-degree, out-strength, betweenness centrality and cluster coefficient, such as communication and signal failure, vehicle failure and piling into the train should be noticed. The research framework proposed in the paper is not only applicable to China's metro operation system, but also appropriate for other transportation system safety studies.     

基于功能图的作战体系关键节点分析

目前大多数基于网络拓扑的作战体系关键节点分析方法只是单纯考虑作战节点的拓扑连接关系, 缺乏从实际业务角度考虑体系中各节点在功能之间的相互依赖。而多数基于作战环的作战体系关键节点分析方法又需要分析人员具有很强的专业背景知识, 且存在分析数据难以获取等问题。基于此, 提出了一种基于功能图的作战体系关键节点分析方法。首先, 介绍了基于任务、反映作战体系功能的功能图概念。然后, 提出了基于功能图的度中心性、介数中心性、接近中心性、PageRank算法、节点移除和收缩等关键节点分析方法。最后, 以某作战体系为例, 作战环为其功能图, 采用介数中心性、接近中心性、基于功能图的介数中心性、基于功能图的接近中心性、基于功能图数量的节点移除法等关键节点分析方法对作战体系中关键节点进行分析, 验证了该方法的简单性、可行性及有效性。     

面向软件定义航空集群机载网络的更新策略

软件定义网络（software-defined networking，SDN）的出现为突破机载网络在航空集群作战应用背景下存在的性能瓶颈提供了全新的思路。针对航空集群机载网络的更新问题，提出适用于软件定义架构下航空集群机载网络的更新策略——可靠性增强的两阶段提交更新策略（reliability-enhenced two-phase commit，RE-TPC）。首先设计最高可靠性算法以及多路径算法搜索下发指令消息的高可靠路径。然后引入基于ACK（acknowledge）消息的确认机制和ACK消息高效融合传输机制，进一步提升网络更新过程的可靠性和实时性。仿真结果表明，与已有经典网络更新策略相比，所提更新策略能够有效提高更新的可靠性，同时更新持续时间更低、开销更小。