汉语句法网络的中心节点研究

以两种语体的汉语依存句法树库为基础, 根据词频及分布率统计结果, 选取3 个汉语虚词作为研究对象. 对提取的3 个虚词节点进行了节点度数、点出度、点入度、接近性、内接近性、外接近性、中间度等网络特征的统计, 并将这3 个节点从网络中移除, 对比分析网络前后的节点数、平均度、平均路径长度、网络直径、孤立节点数、最大范围、密度等网络特征的变化. 结果表明, 3 个虚词均是网络的中心节点, 但地位各有不同, 它们对网络整体结构的影响也有较大区别. 本研究不仅为汉语虚词的研究提供了新方法, 也为复杂网络中的节点特性研究提供了新的思路.     

基于平行词同现网络的语言聚类

考察了在语言精细分类中使用复杂网络以及在基于复杂网络的语言分类中使用平行词同现网络替代句法依存网络的可行性.采用12种斯拉夫语言和2种非斯拉夫语言的平行文本,构建了14个词同现网络.通过这些网络的主要参数的恰当组合,聚类分析能够将斯拉夫诸语言与非斯拉夫语言区分开来,并能将12种斯拉夫语言正确地划分到各自的语支中去.另外,聚类也能反映某些斯拉夫语言在其语支内部的亲缘关系.结果表明,平行词同现网络能够被用于语言的精细分类,而且在基于复杂网络的语言分类中可被用作句法依存网络的一种更为便捷的替代品.     

基于平行词同现网络的语言聚类

考察了在语言精细分类中使用复杂网络以及在基于复杂网络的语言分类中使用平行词同现网络替代句法依存网络的可行性. 采用12种斯拉夫语言和2种非斯拉夫语言的平行文本, 构建了14个词同现网络. 通过这些网络的主要参数的恰当组合, 聚类分析能够将斯拉夫诸语言与非斯拉夫语言区分开来, 并能将12种斯拉夫语言正确地划分到各自的语支中去. 另外, 聚类也能反映某些斯拉夫语言在其语支内部的亲缘关系. 结果表明, 平行词同现网络能够被用于语言的精细分类, 而且在基于复杂网络的语言分类中可被用作句法依存网络的一种更为便捷的替代品.     

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.     

网络重要节点排序方法综述

复杂网络的重要节点是指相比网络其他节点而言,能够在更大程度上影响网络的结构与功能的一些特殊节点.近年来,节点重要性排序研究受到越来越广泛的关注,不仅因为其重大的理论研究意义,更因为其广泛的实际应用价值.由于应用领域极广,且不同类型的网络中节点的重要性评价方法各有侧重,学者们从不同的实际问题出发设计出各种各样的方法.本文系统地综述了复杂网络领域具有代表性的30余种重要节点挖掘方法,并将其分为四大类,详细比较各种方法的计算思路、应用场景和优缺点.在此基础上,本文分析了重要节点排序研究现存的一些问题,并展望了若干重要的开放性问题.     

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.     

代谢网络进化过程中拓扑结构与功能之间的关联

代谢网络进化过程中酶的拓扑连接与它们的功能之间具有怎样的关联呢? 这种关联在亲缘关系较近的物种间是否具有一定的相似性呢? 以叶绿体和其内共生祖先蓝藻(Synechococcus sp. WH8102, syw)的代谢网络为对象, 以大肠杆菌、拟南芥和红藻的代谢网络作为对照,研究酶的连接度与其功能之间的关联. 结果表明, 各个物种中不同代谢通路和性质分类(EC)的酶都具有不同的平均连接度, 但是同一代谢通路或性质分类的酶在叶绿体和蓝藻syw中显示非常相似的连接度. 另外, 叶绿体与蓝藻syw之间的保守模块, 如氨基酸代谢等, 具有明显更高的平均连接度. 而且, 叶绿体和蓝藻中的同工酶都比其他酶具有更高的连接度, 对应基础类代谢通路, 并存于二者之间的保守模块中. 因此, 尽管内共生过程中叶绿体代谢组发生了较大的重组, 但是网络拓扑结构与功能间的关联仍然与其祖先细菌蓝藻非常相似, 说明这种关联可能用于衡量进化过程中物种间亲缘关系远近的程度.     

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.     

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.     

湖南电力通信资源资料库建设的思考

通信网络的规格越来越大,结构日趋复杂.为给工程设计提供准确的基础资料,合理地利用已有网络和设备资源,避免资源浪费和重复投资,提高设计效率,通信资源资料库的建设势在必行.文章主要对通信资源资料库建设的必要性、建库原则、资料库结构、建库平台等进行了描述,并对目前正在运行的湖南电力通信资源资料库的建设情况予以简要介绍.     

书面语言中情绪信息的加工

语言不仅能够表达概念信息,也能承载情绪信息.研究语言中蕴含的情绪信息加工,对情感神经科学和语言理解的研究都具有重要意义.行为学、脑电和磁共振成像的研究表明,在不同加工阶段,情绪词中情绪信息的加工既表现出自动化加工又表现出控制性加工;情绪词语加工具有优先性和优势性,词汇加工的网络受到了情绪加工网络的影响.当情绪词出现在句子中时,情绪凸显性使情绪词语的加工优先于句子水平上的语义加工.另外,句子水平上情绪信息加工的研究发现,情绪性句子可以激活情绪加工相关的脑区,并且相比中性句子可以更强地激活语言加工相关的脑区.因此,语言网络与情绪网络有着复杂的联系.     

中美土壤分类系统的参比基准研究: 土类与美国系统分类土纲间的参比

土壤分类是土壤学研究成果交流和推广、实现土壤资源现代化管理的基础. 回顾了土壤发生分类(GSCC)的完善过程, 阐述了参比研究的数据基础和研究方法. 参比研究以《中国土种志(共六卷)》和部分省土种志为基本素材, 共计收集全国2540个土种资料, 根据美国土壤系统分类(ST)的检索, 解译出每个土种在ST分类中所对应的土纲、亚纲、土类和亚类的归属. 根据土壤类型法, 把2540个土种的解译结果逐个地连接到最近才完成的全国1︰100万数字化土壤图相应的图斑上. 根据每个土种在两个分类系统各高级分类单元中的归属及其所代表的分布面积, 按GSCC土类与ST土纲统计出它们之间可以参比的面积. 提出了参比度和最大参比度的概念, 并以GSCC土类与ST土纲的最大参比度为依据, 分类型讨论了GSCC土类与ST土纲参比的全貌, 认为20个最大参比度大于95%和15个最大参比度介于70% ~ 95%的土类可以作为这两个分类系统参比的基准, 而25个低参比度的土类还需要作进一步的深入研究.     

弄岗喀斯特季节性雨林枯立木多度的空间分布及影响因子

枯立木(standing dead tree)是森林的重要结构组成部分.对枯立木空间格局与其影响因子等进行探讨,有助于揭示森林树木死亡机理及森林群落动态规律.本研究将弄岗喀斯特季节性雨林15 hm2样地内胸径大于1 cm的枯立木划分为不同胸径等级,并在不同空间尺度上统计了枯立木多度、空间相邻因子、地形因子及群落类型因子等数据,用零膨胀负二项模型(zero-inflated negative binomial models)解决了多度数据的非正态性且零值过多等统计问题,分析了该森林枯立木多度的空间分布规律及影响因子.结果表明:(ⅰ)弄岗15 hm2样地内胸径大于1 cm的枯立木有2254株,平均胸径6.21 cm,最大胸径61.86 cm;胸径分布呈反"J"型,无明显断层;小径级枯立木在海拔较高地区分布较多,大径级枯立木在海拔较低地区分布较多;(ⅱ)小径级枯立木呈聚集型空间格局,大径级枯立木趋向于随机型空间格局;枯立木多度存在多尺度的空间自相关结构;(ⅲ)随着径级增大,枯立木多度与凹凸度、空间相邻因子的相关性逐渐减弱,与坡度、海拔的相关性逐渐增强;随着单位取样尺度增大,枯立木多度与凹凸度、海拔、坡度、群落类型因子的相关性逐渐减弱,与空间相邻因子相关性逐渐增强.研究表明,喀斯特森林中枯立木分布格局由多尺度的空间结构所构成,不同空间尺度、地形条件、群落类型等对枯立木的径级结构及数量组成有显著影响,而枯立木结构的空间异质性将会影响森林光资源及木质残体储量等的空间动态,进而影响群落物种组成.     

复杂水资源系统调蓄计算的时变耦合模型

复杂水资源系统的基础结构是供用水网络,网络节点包括供水节点和受水单元,其中供水节点又分为当地地表水、地下水、外调水、再生水等若干类型.水资源系统的供用水过程是一个随时间变化的过程,由于当地地表水、外调水等来水过程随着气象过程的变化而呈现出随机性,而受水单元的需水过程相对稳定(主要取决于单元的人口、经济发展情况和季节特点).要实现水资源系统的供需平衡,往往需要增加调蓄节点,进行调蓄计算.本研究应用复杂系统网络理论,构建了复杂水资源系统调蓄计算的时变耦合模型,建立了多水源、多用户的时变耦合矩阵及其相关算法.模型被用于引汉济渭配水工程的调蓄计算,得到了不同频率年引汉济渭工程的调蓄容量需求,为引汉济渭配水工程调蓄设计奠定了基础.     

利用亚细胞位置特异的基因功能模块与表达调控网络识别疾病特征基因

利用Gene Ontology中的生物过程(biological process)及细胞组分(cellular component)两种分类体系, 选择显著聚集差异表达基因的复合功能模块, 识别其中能够有效分类疾病样本的特征功能模块, 以特征功能模块中的差异表达基因作为特征并分析它们与疾病的相关性. 对前列腺癌、胃癌和白血病数据的分析结果表明, 基于特征功能模块的特征基因选择方法可以识别与疾病高度相关的功能一致的特征基因. 进一步的分析显示, 根据特征功能模块和基因表达调控信息构建基因表达调控网络, 可以从中挖掘可能的疾病关键特征基因, 并提示对复杂疾病同时应答的多功能模块间协同作用关系机理研究的重要线索. 同时, 本研究结合基因功能分类的疾病特征基因选择方法提示了一种高准确度的疾病分类方法, 分类结果有明确的生物学意义, 对复杂疾病的分子病理学研究亦有重要的意义.     

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.     

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.     

城市火灾自组织临界性判断及大火灾损失极值分析

结合相关统计方法, 对城市火灾在空间尺度(损失规模)上及时间尺度上的分布特点进行了分析, 发现城市火灾在空间尺度上具有幂律分布特征, 而在时间尺度上具有指数分布特征. 根据自组织临界性的判断准则, 认为城市火灾并不具有严格的自组织临界性特征. 另外, 根据城市火灾空间尺度上的幂律分布特征, 运用极值统计方法, 建立了城市火灾发生概率与其规模尺度的相关性模型, 并以合肥市为案例进行了分析, 预测了合肥市未来重特大火灾可能的发生概率.     

颗粒流体两相流动的随机分析

研究揭示颗粒流体两相流动随机特征的方法,通过对流体中影响颗粒运动的各种复杂作用进行分类处理,提出了一种的离散颗粒随机模拟方法,初步的模拟计算获得了与实验测量一致的颗粒时均速度、脉动速度、局部平均粒径和浓度等总体宏观设计特征,以及经过空间某一位置的颗粒速度、粒径随时间的动态变化行为和颗粒流动的不均匀空间分布结构特征等丰富的信息。     

应用复杂网络理论研究代谢网络的进展

后基因组生物信息学研究的一个重要任务是系统地研究活细胞内所有分子和它们之间的相互作用, 从而了解这些分子及它们之间的相互作用对整个生物体功能的影响. 而网络则是对各种相互作用关系的恰当的抽象描述. 近年来, 复杂网络理论在揭示各种复杂的技术网络和社会网络的形成和演化机制方面取得了一些重要成果, 其方法和结果已对生物学研究产生影响. 本文评述了基于基因组的大规模代谢网络重建和分析的进展, 论述了利用复杂网络理论分析代谢网络结构的主要方法和结果.