基于时空影响域地震加权网络的研究

为了研究地震活动的时空复杂性,在时空影响域地震网络的基础上,考虑地震活动之间相互影响程度的差异性,提出了一种地震加权网络的构造方法.使用1984~2014年加州地震数据构造了地震加权网络,研究其基本性质以及网络节点的连接性质来揭示地震活动的内在联系.分析结果表明:地震加权网络的点权分布及边权分布均具有幂律分布特征;网络节点的点权与度关系表明,相对于大地震,中强地震对网络性质的影响也同样较强;研究地震网络的平均近邻度和聚集系数,发现强震地区之间可能更容易发生强连接.研究结果表明,基于时空影响域的地震加权网络可以更好揭示无权网络无法发现的地震系统的内在联系.     

一种新增长规则作用下网络的结构性质

提出一种同时考虑加点和去点因素的新型网络增长规则,并系统研究了该规则作用下网络模型的各种宏观结构性质.研究结果表明:去点因素的引入对于网络结构的形成有着很大的影响;新型网络增长规则导致了度分布多样性和度关联的出现,为真实网络中这2种基本性质的起源提供了一种合理解释.该研究结果将有助于揭示复杂网络系统形成和演化的一些内在规律.     

系统科学视角下的复杂网络研究

系统科学在科学研究方法论的层面上要求我们从还原论走向系统论,其关注的核心科学问题是复杂系统的涌现性.复杂系统的涌现性通常是指系统通过个体之间的非线性相互作用,可以在宏观层次上出现新的时空结构和功能.通过对各个领域复杂系统宏观涌现行为的研究,抽象出具有普适性的一般规律,是认识系统复杂性的基本途径.而复杂网络作为刻画系统相互作用的基本工具,是构建系统模型、研究系统性质和功能的基础.     

对软件的复杂性和复杂网络特性的探讨

从软件本身的多状态、多元素视角分析了软件复杂性和复杂网络的特性,通过列举复杂网络案例,探讨了软件复杂性和复杂网络的研究意义,并阐述了软件复杂性和复杂网络对软件工程的重要性。     

高速公路交通流的分形特征实证分析

高速公路交通流演化分形特征的研究有助于深刻理解高速公路交通系统的内在演化规律, 为高速公路交通流的预测和控制提供理论依据. 本文利用统计学方法和复杂网络可视化技术对高速公路交通流的分形特征进行实证分析. 首先, 利用重标极差法计算了交通流时间序列的Hurst指数和V统计量, 发现不同时间标度下高速公路交通流时间序列的Hurst指数都大于0.5, 并且V统计量曲线有上升趋势, 说明高速公路交通流时间序列具有自相似性和长程相关性; 然后, 根据可视算法, 将高速公路交通流时间序列转化为复杂网络, 计算网络的拓扑参数, 发现网络的度分布均呈幂律分布, 表明该网络为无标度网络, 进一步揭示高速公路交通流时间序列为分形序列. 同时发现网络的平均路径长度随网络规模的增大呈对数增长, 说明网络具有小世界特征. 实证分析的结果对高速公路交通流量预测中时间标度的选择和预测长度的确定有重要的参考价值. 本文的研究可以为揭示高速公路交通流演化的复杂性提供新的思路和方法.     

中国电力网的复杂网络共性

自然界中许许多多包含大量基本单元的复杂系统可以用复杂网络来描述。近年来发现各种不同领域的复杂网络具有一些共性。本文介绍我们统计得到的中国电力网所具有的符合这些共性的性质，以及基于这些共性所提出的一个可能在这种粗糙程度上再现中国电力网发展历程的动力学模型。这种对电力网极其简化的描述思路，也许可以给电力网建模的研究提供一些启示。     

由基因调控网络数据分析揭示振荡斑图的功能结构

自然和社会系统的许多实际问题都可以用复杂网络动力学来描述,特别是生物网络和社会网络的应用最为广泛.人们已经积累了各种网络行为的大量数据,如何提出合理的物理思想和有效的数学方法来分析这些数据、从中提取有用的信息;从这些信息出发,理解在许多实际过程中由复杂的网络拓扑结构产生的简单动力学关系,并辨识支持各种网络动力学行为的自组织结构,是一个重要的课题.本文综述了其中一种研究方法.以生物学基因调控网络(Gene Regulatory Network,GRN)为研究对象,提出了一种功能权重(Functional Weight,FW)计算方法.通过FW方法定量计算在GRN的振荡动力学中不同调控作用(称为作用边)的重要性.进一步研究发现在各种GRN中这种FW的分布普遍极不均匀,绝大部分作用边具有很小权重(弱作用边),只有少数边具有大的权重(强作用边).而这些强作用边构成的子网络比原网络简单得不可比拟,但它们揭示了网络节点之间的相互作用关系并控制着整个网络的动力学行为.由这些强作用边构成的网络,我们可以辨识GRN的功能骨架和振荡核心子网络.振荡核心起到网络振荡源的作用,而振荡骨架则成为网络中信号传播的主要路径.FW方法可以广泛应用到不同尺寸、不同调控规则(AND,OR等形式)和不同动力学行为(周期振荡、混沌动力学和暂态过程)的GRNs,并且由FW分析出发我们可以对GRN动力学进行有效调控.     

组团式城市公交网络的复杂性研究

为研究具有组团式结构特征的城市公交网络复杂性,在一般网络基础上,充分考虑组团式城市的特性,定义了组团式以及基于频率的公交网络节点度与度分布,利用复杂网络理论、计算机模拟等对组团式城市公交网络复杂性进行研究. 以兰州市为例,通过分析计算结果,发现无论是基于静态还是基于频率,兰州市公交网络的节点度分布均服从指数分布. 该成果为组团式城市公交网络的规划设计提供了理论依据.     

上海市公交网络拓扑性质研究

运用复杂网络理论研究上海市公交网络.分别以公交站点完全连接、公交线路和公交站点邻近连接建立了3种不同的网络.以Matlab软件为辅助工具,得出上海市公交网络的拓扑结构,和一些静态几何量及其统计性质,如度分布、群聚系数、平均路径长度及介数等.运用这些静态几何量进行网的拓扑性质分析.     

基于复杂网络的微信网络信息传播研究

近三年,微信迅速发展成为最热门的社交平台。通过对微信网络的基本数据描述和复杂网络分析方法,对微信网络结构拓扑性质进行了分析。构建腾讯微信社交网络,得到度分布、聚集系数、平均路径长度等复杂网络统计性质,得出了微信网络的无标度特性和小世界特性,为研究信息在微信中的传播性质,对腾讯微信数据进行实证分析,结合实际案例,评价了微信网络拓扑结构对网络信息传播的影响。     

复杂网络模型和方法

我们回顾了快速发展的生长网络在模型和方法上取得的进展.关注网络拓扑变化带来的网络特征性质的涌现,包括小世界特性、高聚集性以及稳定的度分布,尤其是度分布的无标度行为.概括了已获得的解决生长网络问题的理论方法.     

基于空间影响域的虫害关系网络构造与分析

网络科学已成为研究生态学相关重大问题的重要手段.基于生态位法则和竞争排除原理提出虫害的空间影响域模型,并利用该模型提取2009~2013年的长白山脉虫害关系网络拓扑结构,进而研究该网络结构的无标度性、节点重要性和层次性.统计结果表明,长白山脉虫害关系网络的出度分布服从幂律性,而入度分布较均匀;网络中稳定存在的大出度值节点的介数较大,而大入度值节点局部上呈现高聚集性;网络的层次结构基本稳定,辽东半岛是虫害频发的高核区和危害程度的重灾区.     

Structural Properties of Complex Networks

When complex networks describe a wide range of systems in nature and society,it is increasingly recognized that the topology of real networks are governed by robust organizing principles.Here we discuss the structural metrics such as average path length,clustering coefficient and degree distribution,the main models covering random graphs,small-world and scale-free networks,the interplay between structural properties and the synchronization of complex networks.     

Emergence of group cooperation in public goods game on regular small-world network

The regular small-world network, which contains the properties of small-world network and regular network, has recently received substantial attention and has been applied in researches on 2-person games. However, it is a common phenomenon that cooperation always appears as a group behavior. In order to investigate the mechanism of group cooperation, we propose an evolutionary multi-person game model on a regular small-world network based on public goods game theory. Then, to make a comparison of frequency of cooperation among different networks, we carry out simulations on three kinds of networks with the same configuration of average degree: the square lattice, regular small-world network and random regular network. The results of simulation show that the group cooperation will emerge among these three networks when the enhancement factor r exceeds a threshold. Furthermore, time required for full cooperation on regular small-world network is slightly longer than the other networks, which indicates that the compact interactions and random interactions will promote cooperation, while the longer-range links are the obstacles in the emergence of cooperation. In addition, the cooperation would be promoted further by enhancing the random interactions on regular small-world network.     

基于小世界理论的工程信息网络检索的探究

在实际工程中查找信息时,索引是很重要的指向信息,便于快速有效地查找和定位所需资源的位置。通过在索引中进行检索,快速定位查找对象,筛选不满足条件的数据,减少需要精确计算的计算量,达到提高查询效率的效果。＂小世界网络＂是一种存在捷径的网络结构,真实世界中的许多网络属于＂小世界网络＂。利用小世界效应可以帮助我们通过寻找捷径来快速找到真正需要的信息。本文首先对工程信息中的网络信息检索算法进行了一定概括,同时对小世界的相似性方法进行了研究,最终将小世界的链接相似性引入排序算法对索引数据的排序提出了改进。经过优化的算法可以提高返回信息的质量,将最符合用户要求的页面和链接进行返回,从而提高搜索结果的准确性和快速性。     

复杂网络中的社区发现--理论与应用

复杂网络是对于复杂系统的高度抽象,其中许多性质如小世界性质、无标度性质以及聚集性质等等已经得到了充分的研究。大量文献表明,复杂网络呈现出的社区结构(Communitystructure)特性,以及如何在大型网络中高效地发现社区(Communityfinding)问题是近年来复杂网络的研究热点。本文较为全面地综述了关于社区发现方面的概念、理论、算法及应用等,期望对于社区发现问题的进一步研究及若干基本问题的早日解决起到一定作用。     

一类作为网络模型的可平面无标度图

无标度特性普遍存在于大量的实际网络和人造网络中.为了更好地研究这类无标度网络模型的拓扑性质和内在动力学,大量的模型被建立,如随机网络模型和确定性网络模型.鉴于以往确定性模型中的无标度指数都是唯一不变的常数,定义了一类具有广义自相似性的增长网络模型,分析了它的一些拓扑性质:平均度、聚集系数、直径、度分布、最多叶子生成树.得出该模型具有无标度特性和小世界效应,并且可以通过调整相应的参数来获得丰富的无标度指数.     

复杂网络模型的分析

从平均路径长度、聚集系数、度分布的角度对复杂网络中的三种网络模型,即随机网络模型、小世界网络模型和无标度网络模型进行了分析,并对复杂网络模型的研究意义进行了说明.随着对复杂系统研究的深入,复杂网络在现实中的应用范围日益广泛,提供了一种新的方法去研究世界,同时也给带来新的机遇和挑战.     

社会系统中舆情动力学的统计物理研究

近年来,许多物理学家开始关注利用统计物理思想和方法来研究社会系统中群体行为的涌现现象,例如疾病的雪崩、舆情的传播以及同步现象.实证研究表明:真实社会系统具有其特有的性质,例如小世界特性和节点度分布的无标度特性等.一个显而易见的问题:这些特性如何影响社会系统中群体行为的涌现.本文关注复杂网络拓扑结构对舆情传播行为的影响,并扼要介绍了社会系统中3个著名的舆情演化动力学模型及其研究现状,旨在为初学者提供一定的帮助.