复杂网络牵制控制优化选点算法及节点组重要性排序

本文研究复杂网络动力学模型的无向网络牵制控制的优化选点及节点组重要性排序问题.根据牵制控制的同步准则,网络的牵制控制同步取决于网络的Laplacian删后矩阵的最小特征值.因此,通过合理选择受控节点集得到一个较大的Laplacian删后矩阵最小特征值,是牵制控制优化选点问题的核心所在.基于Laplacian删后矩阵最小...     

动态复杂网络中节点影响力的研究进展

节点影响力的识别和预测具有重要的理论意义和应用价值,是复杂网络的热点研究领域.目前大多数研究方法都是针对静态网络或动态网络某一时刻的快照进行的,然而在实际应用场景中,社会、生物、信息、技术等复杂网络都是动态演化的.因此在动态复杂网络中评估节点影响力以及预测节点未来影响力,特别是在网络结构变化之前的预测更具意义.本文系统地总结了动态复杂网络中节点影响力算法面临的三类挑战,即在增长网络中,节点影响力算法的计算复杂性和时间偏见;网络实时动态演化时,节点影响力算法的适应性;网络结构微扰或突变时,节点影响力算法的鲁棒性,以及利用网络结构演变阐释经济复杂性涌现的问题.最后总结了这一研究方向几个待解决的问题并指出未来可能的发展方向.     

基于多属性决策的复杂网络节点重要性综合评价方法

复杂网络中的节点重要性评价在实际应用中有着重要意义.现有的一些重要性评价指标如度、介数等存在适用范围有限,评价结果不够全面等缺点,因为节点在复杂网络中的重要性不仅仅受单一因素的影响.为此,本文提出了一种基于多属性决策的复杂网络节点重要性综合评价方法.该方法将复杂网络中的每一个节点看作一个方案,其多个重要性评价指标作为该方案的属性,通过计算每个方案到理想方案的接近程度,最终得到该节点的重要性综合评价结果.该方法不仅可以用于不同类型复杂网络的节点重要性评价,而且便于扩展,实验结果表明了该方法的有效性.     

面向结构洞的复杂网络关键节点排序

复杂网络中的结构洞节点对于信息传播具有重要作用, 现有关键节点排序方法多数没有兼顾结构洞节点和其他类型的关键节点进行排序. 本文根据结构洞理论与关键节点排序相关研究选取了网络约束系数、介数中心性、等级度、效率、网络规模、PageRank值以及聚类系数7个度量指标, 将基于ListNet的排序学习方法引入到复杂网络的关键节点排序问题中, 融合7个度量指标, 构建了一个能够综合评价面向结构洞节点的关键节点排序方法. 采用模拟网络和实际复杂网络进行了大量实验, 人工标准试验结果表明本文排序方法能够综合考虑结构洞节点和核心节点, 关键节点排序与人工排序结果具有较高的一致性. SIR传播模型评估实验结果表明由本文选择TOP-K节点发起的传播能够在较短的传播时间内达到最大的传播范围.     

复杂网络中最小K-核节点的传播能力分析

K-核分解方法对于识别复杂网络传播动力学中最重要节点具有重要的价值, 然而该方法无法对复杂网络中大量最小K-核节点的传播能力进行准确度量. 本文主要考察最小K-核节点的传播行为, 利用其邻居的K-核信息, 提出一种度量这类节点传播能力的方法. 实证网络数据集的传播行为仿真结果表明, 该方法与度、介数等指标相比更能准确度量最小K-核节点的传播能力. 关键词： 复杂网络 传播能力 K-核分解 最小K-核节点     

利用节点效率评估复杂网络功能鲁棒性

为了克服现有复杂网络鲁棒性研究模型只考虑节点失效的局部影响性和网络拓扑鲁棒性的缺陷, 提出了一种利用节点效率来评估复杂网络功能鲁棒性的方法. 该方法综合考虑节点失效的全局影响性, 利用网络中节点的效率来定义各节点的负载、极限负载和失效模型, 通过打击后网络中最终失效节点的比例来衡量网络的功能鲁棒性, 并给出了其评估优化算法. 实验分析表明该方法对考虑节点负载的复杂网络功能鲁棒性的评定可行有效, 对于大型复杂网络可以获得理想的计算能力.     

模拟复杂网络下子网络节点抗攻击设计

针对复杂网络节点受攻击而出现的安全性问题,提出在模拟复杂网络基础上结合Feistel算法的子网络节点抵抗攻击方法。该方法通过子网络节点定位参数集,建立恶意节点位置模型,并确定定位真实精度;而后利用Feistel算法对节点密文进行加密处理,进而使加密信息恢复成明文信息,完成模拟复杂网络下子网络节点的抗攻击方法改进。结果证明,该方法不仅能够准确的对恶意节点进行定位,而且增强了节点抗攻击性能,提升了网络安全性。     

基于传播免疫的复杂网络可控性研究

复杂网络控制反映了人类对复杂系统的认识深度和改造能力. 最新研究成果基于线性系统控制理论建立了复杂网络可控性的理论架构, 能够发现任意拓扑结构的线性时不变复杂网络中控制全部节点状态的最小驱动节点集, 但是该模型未考虑免疫节点或失效节点对控制信号传播的阻断.在继承该模型优点的前提下, 重新构建了基于传播免疫的复杂网络控制模型.在采用分属于随机免疫和目标免疫两种策略的 4个方法确定免疫节点的情况下,分析14个真实网络的可控性.结果表明:如果将网络中度数、 介数和紧密度指标较高的节点作为免疫节点,将极大地提高控制复杂网络的难度. 从而在一定程度上丰富了以往模型的结论.     

具有随机节点结构的复杂网络同步研究

针对具有随机节点结构的复杂网络, 研究其同步问题. 基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术给出了复杂网络同步稳定的充分性条件, 该充分性条件不仅与复杂网络的状态时延有关, 还与节点结构的概率分布有关. 数值仿真表明本文方法的有效性. 关键词： 复杂网络 随机节点 同步稳定 时滞     

利用重要度评价矩阵确定复杂网络关键节点

为了对复杂网络节点重要度进行评估,针对节点删除法、节点收缩法和介数法的不足,通过定义节点效率和节点重要度评价矩阵, 提出了一种利用重要度评价矩阵来确定复杂网络关键节点的方法.该方法综合考虑了节点效率、节点度值和相邻节点的重要度贡献,用节点度值和效率值来表征其对相邻节点的重要度贡献,其优化算法的时间复杂度为O(Rn²). 实验分析表明该方法可行有效,对于大型复杂网络可以获得理想的计算能力.     

基于自规避随机游走的节点排序算法

评估复杂网络系统的节点重要性有助于提升其系统抗毁性和结构稳定性. 目前, 定量节点重要性的排序算法通常基于网络结构的中心性指标如度数、介数、紧密度、特征向量等. 然而, 这些算法需要以知晓网络结构的全局信息为前提, 很难在大规模网络中实际应用. 基于自规避随机游走的思想, 提出一种结合网络结构局域信息和标签扩散的节点排序算法. 该算法综合考虑了节点的直接邻居数量及与其他节点之间的拓扑关系, 能够表征其在复杂网络系统中的结构影响力和重要性. 基于三个典型的实际网络, 通过对极大连通系数、网络谱距离数、节点连边数和脆弱系数等评估指标的实验对比, 结果表明提出的算法显著优于现有的依据局域信息的节点排序算法.     

Ranking important nodes in complex networks by simulated annealing

In this paper, based on simulated annealing a new method to rank important nodes in complex networks is presented.First, the concept of an importance sequence(IS) to describe the relative importance of nodes in complex networks is defined. Then, a measure used to evaluate the reasonability of an IS is designed. By comparing an IS and the measure of its reasonability to a state of complex networks and the energy of the state, respectively, the method finds the ground state of complex networks by simulated annealing. In other words, the method can construct a most reasonable IS. The results of experiments on real and artificial networks show that this ranking method not only is effective but also can be applied to different kinds of complex networks.     

基于相继故障信息的网络节点重要度演化机理分析

分析了过载机制下节点重要度的演化机理.首先,在可调负载重分配级联失效模型基础上,根据节点失效后其分配范围内节点的负载振荡程度,提出了考虑级联失效局域信息的复杂网络节点重要度指标.该指标具有两个特点:一是值的大小可以清晰地指出节点的失效后果;二是可以依据网络负载分配范围、负载分配均匀性、节点容量系数及网络结构特征分析节点重要度的演化情况.然后,给出该指标的仿真算法,并推导了最近邻择优分配和全局择优分配规则下随机网络和无标度网络节点重要度的解析表达式.最后,实验验证了该指标的有效性和可行性,并深入分析了网络中节点重要度的演化机理,即非关键节点如何演化成影响网络级联失效行为的关键节点.     

基于复杂网络理论的微博用户关系网络演化模型研究

微博给人们提供便利的同时也产生了较大的负面影响.为获取微博谣言的传播规律,进而采取有效措施防控其传播,本文基于复杂网络理论研究微博用户关系网络的内部特征,提出一种微博用户关系网络演化模型,借助于平均场理论,分析该演化模型的拓扑统计特性,以及谣言在该演化模型上的传播动力学行为.理论分析和仿真实验表明,由该模型演化生成的微博用户关系网络具有无标度特性.度分布指数不仅与反向连接概率有关,而且还取决于节点的吸引度分布.研究还发现,与指数分布和均匀分布相比,当节点吸引度满足幂律分布时,稳态时的谣言传播程度较大.此外,随着反向连接概率或节点初始连边数量的增加,谣言爆发的概率以及网络中最终接受谣言的节点数量都会明显增大.     

基于度与集聚系数的网络节点重要性度量方法研究

网络中节点重要性度量对于研究网络的鲁棒性具有十分重要的意义. 研究者们普遍运用度或集聚系数来度量节点的重要程度, 然而度指标只考虑节点自身邻居个数而忽略了其邻居之间的信息, 集聚系数只考虑节点邻居之间的紧密程度而忽略了其邻居的规模. 本文综合考虑节点的邻居个数, 以及其邻居之间的连接紧密程度, 提出了一种基于邻居信息与集聚系数的节点重要性评价方法. 对美国航空网络和美国西部电力网进行的选择性攻击实验表明, 采用该方法的效果较k-shell指标可以分别提高24%和112%. 本文的节点重要性度量方法只需要考虑网络局部信息, 因此非常适合于对大规模网络的节点重要性进行有效分析. 关键词： 网络科学 鲁棒性 节点重要性 集聚系数     

Dynamic properties of epidemic spreading on finite size complex networks

The Internet presents a complex topological structure, on which computer viruses can easily spread. By using theoretical analysis and computer simulation methods, the dynamic process of disease spreading on finite size networks with complex topological structure is investigated. On the finite size networks, the spreading process of SIS （susceptibleinfected-susceptible） model is a finite Markov chain with an absorbing state. Two parameters, the survival probability and the conditional infecting probability, are introduced to describe the dynamic properties of disease spreading on finite size networks. Our results can help understanding computer virus epidemics and other spreading phenomena on communication and social networks. Also, knowledge about the dynamic character of virus spreading is helpful for adopting immunity policy.     

复杂网络上灾害蔓延动力学研究

针对关键生命线系统，如电网、供水网、供气网、交通网、通信网等的一些共性特征，建立一个普适性的灾害蔓延动力学模型. 这个模型考虑网络结点的自修复功能、灾害蔓延机制和内部随机噪声，并研究自修复因子、延迟时间因子和噪声强度三个重要特征参数对三种网络(随机网络、无标度网络和小世界网络)结点修复率和崩溃结点数的影响. 模拟结果与这些实际生命线系统的特征一致，表明所建立的模型可以有效地模拟生命线系统的灾害演化动力学. 关键词： 复杂网络 生命线系统 灾害蔓延