复杂网络上动力系统同步的研究进展

本文简要介绍复杂网络的基本概念并详细总结了近年来复杂网络上动力学系统的同步的研究进展，主要内容有复杂网络同步的稳定性分析，复杂网络上动力学系统同步的特点，网络的几何特征量对同步稳定性的影响，以及提高网络同步能力的方法等。最后文章提出了这一领域的几个有待解决的问题及可能的发展方向。     

基于感知流量算法的复杂网络拥塞问题研究

研究了在具有感知流量的路由策略下,复杂网络的拓扑结构对网络中传输流量的影响.为了描述数据包传输过程的有效性,通过引入一个状态参数,利用由稳态到拥塞的指标流量相变值来刻画网络的吞吐量.基于每个节点的数据包处理能力与该节点的度或介数成比例提出两种模型并进行仿真.仿真结果表明,平均度相同的情况下,模型Ⅰ中,WS小世界网络比ER随机网络和BA无标度网络更容易产生拥塞;模型Ⅱ中,所有网络容量都得到较大的提高,尤其是WS小世界网络.但当网络的基本连接参数改变时,哪种模型更利于网络的流量传输,还要依据网络本身的结构特性 关键词： 复杂网络 无标度网络 感知流量 拥塞     

无标度立体Koch网络的建立及其结构性质研究

根据经典Koch曲线的构造,利用四面体作为迭代基元构造了一种立体Koch网络并对其结构性质做了研究, 给出了该网络的度分布函数,计算了该网络的团簇系数、平均最短路径长度以及度关联函数.结果表明,所构建的网络是无标度网络,度分布临界指数γ≈332;其团簇系数趋向于常数值0870435;平均路径长度与网络尺寸的对数呈正比关系,说明该网络具有小世界网络特性.另外,计算结果表明k_nn(k)随k的变化而变化,说明该Koch网络具有一定的度关联性.     

无标度立体Koch网络的建立及其结构性质研究

根据经典Koch曲线的构造,利用四面体作为迭代基元构造了一种立体Koch网络并对其结构性质做了研究,给出了该网络的度分布函数,计算了该网络的团簇系数、平均最短路径长度以及度关联函数.结果表明,所构建的网络是无标度网络,度分布临界指数γ≈3.32;其团簇系数趋向于常数值0.870435;平均路径长度与网络尺寸的对数呈正比关系,说明该网络具有小世界网络特性.另外,计算结果表明knn(k)随k的变化而变化,说明该Koch网络具有一定的度关联性.     

超网络中标度律的涌现

本文构建超网络和复杂网络中统一演化模型,研究超网络无标度特性演化机理和拓扑性质.利用Poisson过程理论和连续化方法对模型进行分析,获得网络稳态平均超度分布的解析表达式.仿真实验和理论分析相符合.结果表明:随着网络规模的增大,这个动态演化网络的超度分布遵循无标度的特性.它不仅将每次增加一个新节点与若干个老节点围成一条超边的超网络模型和每次增加若干个新节点与一个老节点围成一条超边的超网络模型统一在一个模型中,而且将复杂网络中著名的无标度模型也作为我们模型的特例.     

幂律指数在1与3之间的一类无标度网络

借助排队系统中顾客批量到达的概念，提出节点批量到达的Poisson网络模型.节点按照到达率为λ的Poisson过程批量到达系统.模型1，批量按照到达批次的幂律非线性增长，其幂律指数为θ(0≤θ<+∞).BA模型是在θ＝0时的特例.利用Poisson过程理论和连续化方法进行分析，发现这个网络稳态平均度分布是幂律分布，而且幂律指数在1和3之间.模型2，批量按照节点到达批次的对数非线性增长，得出当批量增长较缓慢时，稳态度分布幂律指数为3.因此，节点批量到达的Poisson网络模型不仅是BA模型的推广，也为许多幂律指数在1和2之间的现实网络提供了理论依据.     

从统计物理学看复杂网络研究

从统计物理学来看，网络是一个包含了大量个体及个体之间相互作用的系统。本文从统计物理学的角度整理与总结了复杂网络目前的主要研究结果，并对将来的研究工作做了一个展望。文章把网络分为三个层次——无向网络、有向网络与加权网络，对不同网络的静态几何量研究的现状分别做了综述，并结合网络机制模型设计与评价的需要，提出了新的有待研究的静态几何量；对网络机制模型做了总结与分析，提出了有待解决的关于双向幂律网络的机制模型的问题；部分地概括了网络演化性质，网络的结构稳定性以及网络上的动力学模型的研究。然后，以我们目前正在进行的两个方面的工作—科学家网络和产品生产关系网络一为例，粗略地介绍了网络研究在一些实际问题中的应用。最后，作为一个简单的补充和索引，我们整理了复杂网络研究中部分常用的解析与数值计算的方法。     

复杂网络上动力系统同步的研究进展

本文简要介绍复杂网络的基本概念并详细总结了近年来复杂网络上动力学系统的同步的研究进展,主要内容有复杂网络同步的稳定性分析,复杂网络上动力学系统同步的特点,网络的几何特征量对同步稳定性的影响,以及提高网络同步能力的方法等。最后文章提出了这一领域的几个有待解决的问题及可能的发展方向。     

具有局部结构的增长无标度网络中传染病传播机制研究

为了研究人群中的一些基本的社会关系结构,如家庭、室友、同事等,对传染病传播过程的影响机制,本文建立了一个具有局部结构的增长无标度网络模型.研究表明,局部结构的引入使得该网络模型能够同时再现社会网络的两个重要特征：节点度分布的不均匀性以及节点度之间的相关性.首先,该网络的节点度和局部结构度均服从幂律分布,且度分布指数依赖于局部结构的大小.此外,局部结构的存在还导致网络节点度之间具有正相关特性,而这种正相关正是社会网络所特有的一个重要特性.接着,通过理论分析和数值模拟,我们进一步研究了该网络结构对易感者-感染 关键词： 复杂网络 无标度网络 局部结构 传染病建模     

网络"建筑学"

复杂网络系统普遍地存在于自然界与人类社会中，对它们的研究也具有广泛而重要的意义．我们如何来认识和区分晶格、Internet和一个生态食物链?它们又是如何演化的?在这些网络背后，是否隐藏着某种无形的组织原理?近年来，借助强大的计算工具，人们对网络的认识发生了巨大的改变，文章以小世界、集团化和无标度等新的概念为中心，介绍了其中的研究进展．     

Generating weighted community networks based on local events

Many realistic networks have community structures, namely, a network consists of groups of nodes within which links are dense but among which links are sparse. This paper proposes a growing network model based on local processes, the addition of new nodes intra-community and new links intra- or inter-community. Also, it utilizes the preferential attachment for building connections determined by nodes' strengths, which evolves dynamically during the growth of the system. The resulting network reflects the intrinsic community structure with generalized power-law distributions of nodes' degrees and strengths.     

Synchronization of coupled logistic maps on random community networks

The collective synchronization of a system of coupled logistic maps on random community networks is investigated. It is found that the synchronizability of the community network is affected by two factors when the size of the network and the number of connections are fixed. One is the number of communities denoted by the parameter rn, and the other is the ratio σ of the connection probability p of each pair of nodes within each community to the connection probability q of each pair of nodes among different communities. Theoretical analysis and numerical results indicate that larger rn and smaller σ are the key to the enhancement of network synchronizability. We also testify synchronous properties of the system by analysing the largest Lyapunov exponents of the system.     

Synchronization speed of identical oscillators on community networks

Synchronizability of complex oscillators networks has attracted much research interest in recent years. In contrast, in this paper we investigate numerically the synchronization speed, rather than the synchronizability or synchronization stability, of identical oscillators on complex networks with communities. A new weighted community network model is employed here, in which the community strength could be tunable by one parameter δ. The results showed that the synchronization speed of identical oscillators on community networks could reach a maximal value when δ is around 0.1. We argue that this is induced by the competition between the community partition and the scale-free property of the networks. Moreover, we have given the corresponding analysis through the second least eigenvalue λ₂ of the Laplacian matrix of the network which supports the previous result that the synchronization speed is determined by the value of λ₂.     

手机短信网络的生长过程研究

模拟了短信网络的生长过程并研究其拓扑结构.发现短信网络在生长过程中，度分布、节点的度与其加入网络时间的关系、平均度随时间的变化等方面与先前的模型有所不符.根据短信网络的数据分析，提出了短信网络的生长机制——局部优先连接机制.结果表明，模拟以短信网络为代表的实际网络时，局部优先连接模型优于其他网络模型. 关键词： 复杂网络 短信网络 局部优先连接     

Multiple-predators-based capture process on complex networks

The predator/prey(capture) problem is a prototype of many network-related applications. We study the capture process on complex networks by considering multiple predators from multiple sources. In our model, some lions start from multiple sources simultaneously to capture the lamb by biased random walks, which are controlled with a free parameterα. We derive the distribution of the lamb's lifetime and the expected lifetime T. Through simulation, we find that the expected lifetime drops substantially with the increasing number of lions. Moreover, we study how the underlying topological structure affects the capture process, and obtain that locating on small-degree nodes is better than on largedegree nodes to prolong the lifetime of the lamb. The dense or homogeneous network structures are against the survival of the lamb. We also discuss how to improve the capture efficiency in our model.     

Phase synchronization on small-world networks with community structure

In this paper, we propose a simple model that can generate small-world network with community structure. The network is introduced as a tunable community organization with parameter r, which is directly measured by the ratio of inter- to intra-community connectivity, and a smaller r corresponds to a stronger community structure. The structure properties, including the degree distribution, clustering, the communication efficiency and modularity are also analysed for the network. In addition, by using the Kuramoto model, we investigated the phase synchronization on this network, and found that increasing the fuzziness of community structure will markedly enhance the network synchronizability; however, in an abnormal region (r ≤ 0.001), the network has even worse synchronizability than the case of isolated communities (r = 0). Furthermore, this network exhibits a remarkable synchronization behaviour in topological scales: the oscillators of high densely interconnected communities synchronize more easily, and more rapidly than the whole network.     

The evolution of opinions on scale-free networks

An opinion evolution model without “bounded confidence” is proposed in this paper. Computer simulation shows that our model can figure out the breakage of the coexistence of majority and minority after a period’s evolution. With further analysis, our model shows that, without the influence of the external field, the opinions will finally die out to a limited small value no matter what the initial condition of the system is. On the other hand, we simulate the evolution of the opinions under the influence of an external field, and get some meaningful and instructional results.     

基于Sierpinski分形垫的确定性复杂网络演化模型研究

近年来,人们发现大量真实网络都表现出小世界和无尺度的特性,由此复杂网络演化模型成为学术界研究的热点问题.本文基于Sierpinski分形垫,通过迭代的方式构造了两个确定性增长的复杂网络模型,即小世界网络模型(S-DSWN)和无尺度网络模型(S-DSFN);其次,给出了确定性网络模型的迭代生成算法,解析计算了其主要拓扑特性,结果表明两个网络模型在度分布、集聚系数和网络直径等结构特性方面与许多现实网络相符合;最后,提出了一个确定性的统一模型(S-DUM),将S-DSWN与S-DSFN纳入到一个框架之下,为复杂网络的相关研究提供理论基础.特别地,发现这些网络模型都是极大平面图.     

基于社团结构的城市地铁网络模型研究

本文运用复杂网络理论, 对我国北京、上海、广州和深圳等城市的地铁网络进行了实证研究. 分别研究了地铁网络的度分布、聚类系数和平均路径长度. 研究表明, 该网络具有高的聚类系数和短的平均路径长度, 显示小世界网络的特征, 其度分布并不严格服从幂律分布或指数分布, 而是呈多段的分布, 显示层次网络的特征. 此外, 它还具有重叠的社团结构特征. 基于实证研究的结果, 提出一种基于社团结构的交通网络模型, 并对该模型进行了模拟分析, 模拟结果表明, 该模型的模拟结果与实证研究结果相符. 此外, 该模型还能解释其他类型的复杂网络(如城市公共汽车交通网络)的网络特性. 关键词： 复杂网络 地铁网络 小世界 社团     

复杂网络中社团结构发现的多分辨率密度模块度

现实中的许多复杂网络呈现出明显的模块性或社团性.模块度是衡量社团结构划分优劣的效益函数, 它也通常被用作社团结构探测的目标函数,但最为广泛使用的Newman-Girvan模块度却存在着分辨率限制问题,多分辨率模块度也不能克服误合并社团和误分裂社团同时存在的缺陷. 本文在网络密度的基础上提出了多分辨率的密度模块度函数, 通过实验和分析证实了该函数能够使社团结构的误划分率显著降低, 而且能够体现出网络社团结构是一个有机整体,不是各个社团的简单相加.