开源软件的复杂网络分析及建模

开源软件现在变得越来越复杂.把开源软件看作复杂网络并进行研究,有助于更好地理解软件系统.同时,开源软件是一种较为复杂的人工系统,通过对它们的研究也可以推动复杂网络理论的应用.以一种基于源代码包的Linux操作系统--Gentoo Linux操作系统为研究对象,我们把该系统中的软件包抽象成节点,软件包之间的依赖关系抽象成边,以此建立复杂网络,并对其进行了分析.发现已有模型不能很好地描述与预测Gentoo网的演化过程,因此,提出了一种新的演化模型.在该模型中,网络现有节点连接新节点的概率不但与现有节点的度有关系,而且也受到现有节点"年龄"的影响.还通过计算机仿真实验把仿真数据与Gentoo真实数据进行了比较,结果显示,新模型更为适合Gentoo网.     

基于网络模体特征攻击的网络抗毁性研究

真实网络如生物神经网络、食物链网络中含有模体结构。但对于这种含有模体特征的网络,并没有一种针对性的攻击策略与之对应,在此基础上提出了模体度代数算法和一种模体攻击失效方式,设计了不同于传统攻击的模体攻击策略。对已检验出的具有明显模体特征的2个仿真网络,5个不同规模的实证网络利用该策略进行模体攻击,并与传统的点攻击方式进行对比研究。仿真结果表明:含有模体特征的网络在模体攻击下的抗毁性明显低于传统的点攻击策略,且在模体特征较明显的网络中模体攻击策略对网络的破坏性更加显著。     

BBS在线复杂网络及其成员交互特性研究

针对BBS论坛成员信息简单,连接关系随机和成员关系模糊的特点,提出基于阈值的BBS回复关系和共同回复关系的两种方法来构建BBS成员交互特性网络,并对这两种方法构建的复杂网络特性展开分析与讨论.同时为了讨论与分析成员的行为特征和交互模式,还讨论了BBS成员相似度和关联度模型.实验结果表明基于阈值的BBS成员在线网络满足小世界特性和无尺度特性.     

手术导航模体演示系统设计与关键技术分析

介绍了我们自行设计开发的一套用于手术导航系统的模拟实验和演示系统，可称之为模体演示系统。该系统用作演示或作为一个研究相关算法的实验平台，可实现模体的三维显示(包括模体的旋转、放大及缩小等)及手术工具的实时定位跟踪显示，其算法简单实用，基本上涵盖了手术导航系统的各种关键技术。首先阐述了其硬件系统的设计及软件系统的设计，并对其关键技术(三维定位器、坐标变换、匹配算法等)进行了详细的分析。     

一个模体涌现模型(Ⅰ)全局结构特征

模体涌现是复杂网络局部结构的一种重要特征.基于网络的两种重要生成机制--择优和复制,提出了一个在秩次择优增长和部分复制中嵌入随机子图的混合模型,试图对模体涌现的方式给出一种可能的解释.通过模拟发现该模型不仅能产生网络的局部结构--特定的模体,而且在网络的全局结构特征上也可得出重要的结论:模型产生的网络度指数变化范围在1-3之间,能反映大部分现实网络情况;同时具有负的度相关性,这符合许多非社会网络的实际情况.     

基于复杂网络的软件稳定性

软件行业的不断发展壮大,使得软件质量问题日益突出,复杂网络给软件系统的深入研究带来了崭新的视角。选取真实软件系统为研究对象,用复杂网络作为工具构建软件系统的复杂网络模型,证实了软件系统的复杂网络特性;同时依据软件测试结果,分析了单元测试阶段的测试代码覆盖率。结合复杂网络参数及测试代码覆盖率定义了测试优先度,提出了测试优先策略,对于提高软件稳定性给出新的见解。实例结果表明:该优先策略对于提高测试覆盖率,对及时查找出软件缺陷类是有效的,有利于软件测试效率的提高。     

关键基础设施工程网络模体与超家族

基于模体和超家族理念自下而上揭示网络结构特征是复杂网络微观研究中的前沿领域. 辨析若干关键基础设施工程网络的子图(模体)特性和超家族特征, 表明工程网络模体表现为经济、技术和地理等因素约束下, 网络设计和建设预先明确的、非随机的特定结构形式, 依据给定分类规则将工程网络子图分为必要、非必要和特征子图三种形式; 基于已有子图比剖面, 以及研究提出的子图浓度和子图组合机制超家族分类方法, 辨析关键基础设施工程网络的家族特征和分类方法异同. 提供了复杂工程网络结构规划设计的系统方法.     

基于划分软件安全Petri网的需求形式化验证

为了解决Petri网对复杂软件系统进行形式化验证时在安全性描述、自动化程度和验证效率方面存在的不足,提出一种软件安全Petri网。扩展了库所定义,提出了安全距离及其计算方法,以增强Petri网对软件安全性的描述能力。设计了自动划分子网结合库所安全定级的递归算法,仅对与被验证需求性质相关的划分子模型进行验证以提高验证效率,同时实现库所的安全定级。设计并实现了软件安全性需求自动化建模和验证工具原型,最后给出了在典型安全关键软件--机载除冰软件系统上的应用以说明方法和工具原型的有效性。     

面向任务的网络信息体系建模分析方法研究

网络信息体系作为信息化时代体系作战能力的催化剂和融合剂,正在改变着信息化作战形态及战斗力生成模式。本文在分析网络信息体系概念内涵的基础上,引入任务与体系的关联映射规则,提出了一种综合考虑超网络和服务化特征的网络信息体系“两维四网”模型构建及特性分析方法,并以空中突击作战为例,以服务信息流模体时延、任务执行精度、资源冗余度为特征度量指标,通过仿真实验验证了模型与方法的可行性和合理性。     

基于复杂网络的体系作战协同能力分析方法研究

针对作战体系中类型各异的作战实体及交互关系,从物理域、信息域与认知域的视角,构建由战场空间指控网、信息网和交战网组成的体系作战超网络模型;以体系作战协同自同步能力为研究目标,探讨了多域耦合强度、网络拓扑结构等因素对体系作战协同能力的影响,提出了基于作战环的体系作战同步模型,定义了表征体系作战自同步的全局序参量和局部序参量,并利用演习数据进行了实证分析。     

水下目标的特征提取及识别

针对水下成像的特殊性以及成像环境的复杂性,构造了基于区域矩的仿射变换不变量,以克服水下不确定因素给目标识别带来的困难。此外针对传统的BP神经网络存在收敛速度慢以及容易陷入局部极小值的缺点,引入粒子群算法对神经网络的学习训练进行优化。为了验证所提方法的有效性,对四类水下目标进行了特征提取以及神经网络识别实验。结果表明改进后的神经网络收敛速度快,并且获得了较高的识别准确率。     

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。     

网络结构特征与链路预测算法关系研究

以美国航空网络、科学家合作网络和线虫新陈代谢网络等5种实际网络为例进行了综合实验,用结果数据定量化描述了同配系数、集聚系数和网络效率等网络结构特征参数,与基于局部信息和全局信息的两类链路预测方法结果之间的关系。通过对结果的分析,得到了网络同配系数为正且聚集系数大于阈值(约0.1)时适用基于局部信息的预测方法,否则适用基于全局信息的预测方法;以及集聚系数、网络效率与局部信息预测方法的结果成正比,与全局信息预测方法成反比等结论。这些结论为通过网络特征参数进行链路预测方法的选择提供了定量化的参考依据。     

DESIGN METHODOLOGY OF NETWORKED SOFTWARE EVOLUTION GROWTH BASED ON SOFTWARE PATTERNS

Recently,some new characteristics of complex networks attract the attentions of scientistsin different fields,and lead to many kinds of emerging research directions.So far,most of the researchwork has been limited in discovery of complex network characteristics by structure analysis in large-scalesoftware systems.This paper presents the theoretical basis,design method,algorithms and experiment results ofthe research.It firstly emphasizes the significance of design method of evolution growth for networktopology of Object Oriented(OO)software systems,and argues that.the selection and modulationof network models with various topology characteristics will bring un-ignorable effect on the processof design and implementation of OO software systems.Then we analyze the similar discipline of“negation of negation and compromise”between the evolution of network models with different topologycharacteristics and the development of software modelling methods.According to the analysis of thegrowth features of software patterns,we propose an object-oriented software network evolution growthmethod and its algorithms in succession.In addition,we also propose the parameter systems for OOsoftware system metrics based on complex network theory.Based on these parameter systems,it cananalyze the features of various nodes,links and local-world,modulate the network topology and guidethe software metrics.All these can be helpful to the detailed design,implementation and performanceanalysis.Finally.we focus on the application of the evolution algorithms and demonstrate it by a casestudy.Comparing the results from our early experiments with methodologies in empirical software engi-neering,we believe that the proposed software engineering design method is a computational softwareengineering approach based on complex network theory.We argue that this method should be greatlybeneficial for the design,implementation,modulation and metrics of functionality,structure and per-formance in large-scale OO software complex system.     

NS-2移动代理网络仿真功能扩展设计和实现

在分析网络仿真工具NS-2特点的基础上,提出了移动代理模型的建立以及数据包、节点和代理扩展技术,通过修改原有的数据结构和增加新的网络模块扩展NS-2的功能以实现移动代理网络的仿真,并据此设计实现了移动代理网络模拟软件。利用该软件,可以有效地分析移动代理系统的网络性能,为其设计和评估提供可靠的依据。     

束流输运网络中多目标的分区耦合牵制控制

分别构造了具有小世界和无标度拓扑结构的束流输运网络,为了实现网络多目标同步控制的目的,把束流输运网络按照需要分成多局域网络,采用多局域网络的全局耦合分局域控制方法,实现了分区局域网络中各自所需的多目标(不动点和周期态等)的稳定控制.该方法可以拓广应用于其他复杂网络的多目标控制.     

QUEUEING NETWORKS WITH STRING TRANSITIONS OF MIXED VECTOR ADDITIONS AND VECTOR REMOVALS

1 IntroductionProduct form queueing networks have regained considerable interest over the last coupleof years. In particular, extensions beyOnd the wellknown JaCkson, BCMP and KellyWhittletyPe networks (e.g., I1--5]) have been establlshed. Extensions include networks with batchmovements (such as [6--10]), networks with negative customers and signalling ([11--17l, amongothers), and assemblytransfer networks ([18, 19]). Transitions ill product form netWOrs nowgeneral1y include multiPle sta…     

在线社交网络的拓扑特性分析

介绍了社交网络的背景知识,讨论了社交网络拓扑特性的研究框架,选取不同类型的社交网络对其拓扑特性进行评述,并针对各种典型社交网络的拓扑特性进行比较总结,最后展望了需要进一步研究的方向。