要加强对复杂适应性系统的研究——对自组织理论的反思

简单回顾了自组织理论的发展历史、内容和采用的方法,重点分析了自组织理论的研究对象和研究范围;指出自组织理论在研究复杂系统上的局限性——只适于研究简单巨系统,它研究的是系统演化的结果而非过程;自组织理论使用微分方程作为数学工具,要求子系统之间的相互作用要满足叠加原理而不考虑涌现的情况。在此基础上,本文提出要加强复杂适应性系统的研究,具体有两方面的工作：首先要加强计算机作为数学工具的应用,扩展对系统状态描述的范围;另外要加强对层次性的研究,重点是对涌现问题的分析。最后提出现在加强复杂系统的研究应从实际的具体系统入手。     

城市路网的复杂网络特性及可靠性仿真分析

首先通过在路网中引进网络平均距离、节点度分布以及簇系数等概念,重点研究了城市路网映射后的复杂网络特征,以合肥市路网为例进行了实证研究。在此基础上,尝试运用复杂网络理论探讨城市路网可靠性,并以合肥市路网为例,进行了路网选择性攻击和随机失效条件下的可靠性仿真分析,其结果表明路网展现出完全不同的鲁棒性。将复杂网络理论应用到城市路网分析,进一步拓展了城市交通网络基础理论的研究思路和研究范围。     

多智能体并行仿真框架

多智能体仿真具有广泛的应用前景。但是,现有的多智能体仿真和并行仿真无法解决数量庞大且具有复杂动力学特性的智能体仿真,因此研究这类多智能体的有效仿真具有重要的意义。为了能够有效仿真这类系统,设计了一个两层的多智能体并行仿真框架,指出了该框架中面临的挑战。除此之外,针对仿真中提高仿真效率的挑战,作者提出了一种加快仿真速度的方法。实验结果表明该方法可以明显提高仿真效率。     

一种用于复杂网络搜索的标记策略

搜索是复杂网络上的一项基本功能,设计搜索策略的一个重要目标是在每个节点上维护尽可能少的信息,并且搜索效率尽可能高.针对复杂网络搜索提出了一种新的标记策略(labeling scheme).通过将网络嵌入到较简单的度量空间和对节点重新命名,使每个节点只需要知道邻居节点的名字,因而在节点上存放很少的信息,而搜索使用的路径长度限制在较小的范围内.由于许多真实的复杂网络都是无标度网络,利用它们的拓扑特征,该策略在这类网络上能够获得很高的搜索效率,绝大部分情况下搜索使用的路径都是最优路径.与已知的几种标记策略相比,仿真结果表明该策略的总体性能更好.     

基于复杂网络的指挥控制级联失效模型研究

复杂网络中由微小扰动触发的级联失效故障会导致系统大面积崩溃的灾难性后果,对其进行理论建模是研究复杂网络级联失效的基础和关键.在分析指挥控制级联失效机理的基础上,建立起指挥控制级联失效模型,并就不同条件下指挥控制的级联失效特征变化进行了定量分析,验证了模型的科学性和有效性,从而为研究级联失效对指挥控制的影响提供了新的研究思路和方法.     

BBS虚拟社区的演化规律探索及仿真

结合复杂网络理论对BBS中虚拟社区网络的演化规律进行了研究.首先,通过BBS版块的数据信息构建有向虚拟社区网络,研究了网络拓扑结构特性的演化,包括新增结点数和边数、度分布的幂指数、网络结构熵等随时间变化的规律,发现网络从"有序"到"无序"再到"稳定有序"的变化过程,并且在此类社区网络中存在富人俱乐部现象.然后,基于BBS版块虚拟社区的演化规律,提出了一种虚拟社区网络构造模型.该模型方法的仿真结果与真实虚拟社区网络演化特性相符,在一定程度上能解释虚拟社区的演化规律,具有很强的实际意义.     

复杂网络与社会网络研究范式的比较

从研究范式方面对复杂网络与社会网络研究进行比较.认为发生学视角的时间维度的分析与知识论域视觉的空间维度的分析相结合,可以提供历史与全面地认识事物的可能.首先分别从发生学及知识论域体系的视角,在比较中发现了复杂网络与社会网络研究范式的特点,然后以广州软件产业CEO社会网络与竞争关系复杂网络的研究为例,对这些特点做了具体的说明,最后进一步通过该产业的企业衍生社会网络与竞争关系复杂网络的联系,得出社会网络是产业竞争关系复杂网络的基础的结论.     

广义离散时滞复杂动态网络的同步控制

讨论了一类广义离散时滞复杂动态网络的同步稳定性和牵制控制问题.针对此类系统,首先得到了弱保守性的离散时滞复杂动态网络系统的同步稳定性条件.其次,通过对部分节点设计牵制控制器,使得整个复杂动态网络系统达到同步,从而保证了整个系统的同步稳定性.随后,将控制器的设计问题转化为求解线性矩阵不等式(LM I)的凸优化问题,便于利用现有的优化软件求解.同时,大大降低了问题求解的复杂性.仿真结果验证了方法的有效性.     

有向多重边复杂网络的自适应同步控制

基于网络拆分的思想,将具有不同时延的多重边有向复杂网络进行拆分,建立了具有非线性耦合节点的多重边有向复杂网络模型,并对其自适应同步控制加以研究.运用Lyapunov稳定性理论并结合自适应控制方法,给出了外部耦合系数未知的情况下自适应同步控制器的设计,最后以陈系统为例对多重边有向复杂网络进行数值仿真,验证了控制策略的有效性.     

基于小世界和连接成本的制度网络演化分析

制度作为社会系统的子系统,是一个具有小世界性和择优连接等特征的复杂网络,其演化需要产生各种连接成本.文中构建了基于小世界效应、连接成本和节点影响能力的制度网络演化模型;提出了制度网络演化的纳什效率策略及帕拉托效率策略;通过理论及仿真分析,认为帕拉托效率策略而不是纳什效率策略能显著地增加制度网络演化的整体得益水平;复杂制度网络系统小世界网络中的最短路径特点能够增加制度主体间的合作空间,进而增加制度演化的整体得益水平.