复杂网络鲁棒性研究探讨

本文对复杂网络鲁棒性研究及其常用指标做一定的系统梳理,简介复杂网络鲁棒性研究进展,分析探讨复杂网络鲁棒性研究的一些研究成果,讨论提出进一步相关深入研究方向。     

基于复杂网络的供应链鲁棒性分析

主要关注不同干扰情况下的供应链鲁棒性的表现特征.在给出基于复杂网络的供应链的稳定鲁棒性和性能鲁棒性的基础上,采用多主体建模方法设计了供应链网络结构,将广义进化论的思想融入其中,实际模拟了供应链的结构变化过程,分析了该供应链网络在受到不同干扰(随机/有意)以及有无局部联盟的情形下,稳定鲁棒性和性能鲁棒性表现.仿真实验结果表明供应链鲁棒性遵循一定的统计变化规律,这为实际进行供应链鲁棒性分析、提高其抗干扰能力、增强其鲁棒性提供了一定的研究思路.     

基于复杂网络的电力信息相依网络鲁棒性研究

电力信息相依网络是目前智能电网发展的主要趋势,研究相依网络的鲁棒性是智能电网必须解决的挑战之一.为了实现这一目标,首先基于复杂网络建立单层电网和双层相依网络模型;其次根据评估指标从多种故障模式分析单层电网鲁棒性和相依网络的鲁棒性,并用IEEE30和IEEE118节点系统进行仿真验证,仿真结果表明相依网络的鲁棒性低于单层...     

基于复杂网络的公交-地铁复合网络鲁棒性分析

采用复杂网络理论,对中国西部某市公交-地铁复合网络的鲁棒性进行了分析.分析结果表明:复合网络在随机攻击模式下的鲁棒性较强,然而在目标攻击模式下较弱.本研究对提升公交与地铁系统之间的配合效率以及城市公共交通的综合运输能力具有重要的现实意义.     

航空网络影响力节点识别与鲁棒性分析

为精确识别航空网络的影响力节点并分析其鲁棒性,使航空网络优化策略更具有针对性,提高网络抗干扰能力。通过建立航空网络模型,并根据航空网络拓扑结构和节点流量特点,提出结合改进的复杂度矩阵和节点效率的效率度指标,研究了识别网络影响力节点,并采用连通鲁棒性指标和功能鲁棒性测度航空网络鲁棒性。以华北地区网络进行实证分析,结果表明：效率度指标具有有效性且更加适合航空网络;影响因子比例为a=0.3,b=0.7时连通鲁棒性最差,网络节点更趋向于与大流量节点相连;影响比例因子为a=0.4,b=0.6时功能鲁棒性最差,网络大流量节点位置信息重要性不明显,即不全部位于中心位置会趋于边缘化。     

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.     

华北航空相依网络统计特征与鲁棒性分析

为了研究在极端恶劣天气、军事活动或空管设备失效等影响下,航空网络的安全性与有效性,构建由机场网络、航路网络、管制网络互相连接而形成的航空相依网络模型。结合华北地区的实际数据,对网络的特性以及网络的鲁棒性进行研究。分析结果表明三个层网络以及航空相依网络均是小世界网络,静态的航空相依网络的鲁棒性比动态的更好,网络的内边比网络的节点受失效的影响更大。结合分析结果,给出优化航空网络结构特性和提高航空相依网络鲁棒性的建议。     

聚类系数指标对复杂网络鲁棒性的影响分析

分析了采用度分布相同且聚类系数不同的三种类型网络(中性网络、同配网络和异配网络)在遇到随机故障或者蓄意攻击时,网络的初始聚类系数变化对网络鲁棒性的影响.实验分析表明,网络的初始聚类系数越大,网络在受到随机故障或蓄意攻击时网络中最大连通子图的直径和网络中最大连通子图的平均路径长度的起伏也就越大.初始聚类系数的变化在异配网中对网络鲁棒性的作用最明显,中性网次之,对同配网的鲁棒性不明显.     

网络脆弱性以及鲁棒性理论的近期研究发展

针对近几年来网络脆弱性的研究和发展进行分析,并介绍了一些基本概念及相关概念在复杂网络中的应用.同时,还对供应链和交通运输网络的鲁棒性进行了探讨.研究表明:在研究网络脆弱性和鲁棒性时,单纯依靠网络的结构来检验网络脆弱性是不够的,特别是某些网络的特性、用户的行为和成本等重要信息必须加以认真细致的研究.     

基于复杂网络理论的网络容量估算

基于复杂网络理论统计参数的介数概念,给出了网络在发生随机故障后,网络中边的最大介数估算公式.边的介数是指通过该边的最短路径数量,网络中拥有最大介数的边在通信过程中最容易出现拥塞,提出估计公式的意义在于:能够更好的估算在各种情形下网络所能容纳的通信连接的数量,即可以更准确的估计网络容量.实验表明,所提出的估计公式具有合理性,为边的介数估算提供了一种新的方法,也可以为流量工程的设计及网络规划等提供重要依据.     

中国铁路货运网编组站布局特性

以铁路货运网为基础,构建了铁路地理网和铁路运输网,运用复杂网络理论分析编组站的布局特征,研究得出了编组站的度、介数、脆弱性、出入度与出入强度、强度相关性等网络指标.基于铁路地理网的统计结果显示,我国编组站的平均度为4.36,介数与度是正相关的,丰台西、山海关、向塘西等编组站的脆弱性较为突出.基于铁路运输网的统计结果显示,编组站的平均入度为11.3,平均入强度为3 331.7,平均出度为11.2,平均出强度为3 478.9,入强度与入度、出强度与出度均呈现正相关趋势.编组站强度相关性研究显示铁路运输网属于非同类混合网络,出入强度较高的编组站倾向于与其他出入强度较低的节点连接.     

基于级联失效的复杂网络抗毁性

传统的复杂网络抗毁性研究主要基于网络静态连通性,而忽视了网络动态特征。该文在网络动态性基础上,研究级联失效条件下复杂网络的抗毁性能,对ER随机网络模型、BA无标度网络模型和PFP互联网拓扑模型这三种模型在不同攻击策略下的抗毁性进行了对比分析和仿真实验。实验结果表明：在随机攻击下,ER网络表现最为脆弱,而BA网络的抗毁性...     

中国城市航空网络航线连接机制分析

航空网络具有重要的经济价值和社会价值.该文研究了中国城市航空网络,其中城市是节点,具有直航航班之间的城市相互连接.实证数据发现,该航空网络度分布是双段幂律的.通过对优先连接模型进行数值分析,该文发现无论是以几何距离还是以城市规模做为优先连接的指标,都无法再现该网络的度分布特征.该文猜想城市经济发展程度主要决定了该城市在航空网络中的地位.偏相关分析表明第三产业产值与航空客运量的相关程度最高.基于此,该文建立了以第三产业产值作为优先连接指标的航空网络演化模型,该模型很好地再现了实证网络的拓扑特征.该文成功将网络节点的外部特征引入网络演化模型中,拓广了网络演化模型的研究视野,不仅提出了航空网络演化机制新的解释,而且对于网络建模的理论研究具有一定的借鉴价值.     

基于复杂网络理论的河流网络建模与分析

应用复杂网络理论建立河流网络模型,并以海河水系为例,建立了2个网络模型:模型Ⅰ和模型Ⅱ。模型Ⅰ只包含自然节点;而模型Ⅱ既包含自然节点,也包含人工节点。针对河流网络节点和边的自身特殊性,提出了河流网络节点重要性的权值指标和边重要性的权值指标,并研究和比较海河网络的节点及边的重要性;最后,对所建河网模型和提出的重要参数指标进行总结与展望。     

基于复杂网络理论的山西煤炭运输网络复杂性分析

基于复杂网络的基本理论,阐述煤炭运输网络的基本概念及构成,构建了煤炭网络拓扑结构模型,并针对山西煤炭运输网络,分析其内部和外部复杂性,建立网络复杂性评价指标体系.通过定量计算与分析,确定山西煤炭运输网络是无标度网络,对建立和完善山西煤炭运输网络结构体系、优化网络效率具有重要意义.     

基于介度熵的复杂网络节点重要度识别方法

现有复杂网络通常会受到随机攻击和蓄意攻击,导致复杂网络拓扑结构的可靠性性能下降.为了解决以上问题,基于图熵,结合节点的介数中心性和其所有邻居节点的度中心性,提出一种新的攻击策略,即介度熵( BE),用来识别网络中的重要节点并加以保护.实验分别通过静态攻击和动态攻击来评估攻击策略在3个标准网络模型和3个真实网络上的效率,通过比较,介度熵比传统的攻击策略具有更高的攻击效率.