随机和蓄意两种攻击方式供应链网络的鲁棒性分析

供应链经常面临各种突发事件的干扰,使得企业间合作受到损失.为更好地提高供应链网络的鲁棒性能,在给出基于复杂网络的供应链网络鲁棒性指标的基础上,分析了受随机和蓄意两种不同攻击方式的供应链网络的鲁棒性.研究结果表明:供应链网络崩溃过程是鲁棒性指标逐渐变为0的过程;随机攻击具有鲁棒性,即具有很好的容错能力,而对于蓄意攻击则非常脆弱;重要节点对整个供应链网络效率影响很重要.提出了面对蓄意攻击的应对策略可以达到改善供应链网络鲁棒性的目的,并对于提高供应链网络的抗干扰能力具有重要的现实和理论意义.     

上海市公交超网络拓扑特征与鲁棒性分析

针对复杂公交网络从单一线路或站点角度分析的局限以及二分图中节点异质性,基于超网络理论多层次研究公交系统结构.将公交站点视为超边并将线路视为节点构建上海市公交超网络模型,分析网络节点度与节点超度、超边度与超边超度、平均路径长度以及聚类系数等拓扑特征,基于网络效率分析其鲁棒性.研究发现上海市公交超网络超边指标呈幂律分布,节点指标呈分段指数分布,有较小平均路径长度和较大聚类系数.公交超网络在受到随机攻击时鲁棒性较强而在受到基于节点度的蓄意攻击时鲁棒性最弱.对城市交通规划与设施管理具有指导意义.     

股指极端波动下中国股市复杂网络结构及中心性分析

基于复杂网络理论,以2015年、2008年国内两次股灾为背景,分别构建股灾发生前、中、后的中国股市网络,通过度、度分布、平均路径长度等基本拓扑指标,分析中国股市网络特性及网络结构的变化,综合利用度中心性、介数中心性及接近度中心性,筛选出各时期网络中的核心股票、核心行业并分析其变化情况,基于网络特征向量中心性分析股市的系统性风险及变化情况,通过仿真实验分析股市网络的鲁棒性。研究表明:两次股灾背景下的中国股市复杂网络均具有小世界性和无标度性;与2008年国际金融危机相比,2015年国内股灾对中国股市的影响强度更大,且2015年中国股市对金融风险的弹性更大;股灾期间各行业版块具有明显的风险传染性,指出各行业板块对稳定股市、修复股指的作用;股指极端波动时,股灾的外生冲击会使股市的系统性风险加大,与2015年国内股灾时期相比,2008年国际金融危机时期的股市系统性风险更大;中国股市网络对随机攻击具有一定鲁棒性,但对蓄意攻击具有脆弱性,股灾的外生冲击会降低中国股市网络的鲁棒性。研究为把握股市极端波动风险下的市场结构特征、股市风险管理提供了参考。     

基于耦合映像格子的城市交通系统相继故障研究

在对一个实际的城市交通系统进行复杂网络描述的基础上,构造了该城市交通系统的耦合映像格子模型,利用该模型研究了城市交通系统的相继故障问题,应用计算机仿真手段研究了干扰强度和网络相继故障的关系,网络相继故障在攻击条件下对于节点度数的敏感性以及不同攻击策略下网络相继故障的传播问题,对实际城市交通系统的规划、设计、建设和管理具有现实意义.     

基于复杂网络理论的含分布式发电的电力网络脆弱度评估

基于复杂网络理论研究含分布式发电(DG, Distributed Generation)的电力网络脆弱度评估问题,有针对性地提出三类脆弱度评估指标,其中基于结构的脆弱度指标能够体现网络拓扑和节点功率对系统供电效率的影响;攻击脆弱度指标可用于评估系统抵御节点和线路移除的能力;基于运行方式的脆弱度指标能够反映整个电网有功功率在传输距离上的均衡度.仿真算例验证了所提指标的有效性和DG对于改善系统功率传输性能与提高抗干扰能力方面的作用.     

多层二分耦合网络的同步性研究

多层复杂网络的同步能力分析是目前网络科学研究的热点.首先根据主稳定方程(MSF)给出多层二分耦合网络的超拉普拉斯矩阵,并得到反映其同步能力的重要指标.其次分析了二分耦合网络在同步域有界和无界的两种情况下层数、二分耦合网络节点数、层间耦合强度和层内耦合强度对同步能力的影响.最后通过数值模拟和理论实践提出控制层数、二分耦合网络节点数、层间耦合强度和层内耦合强度等参数的策略,来实现优化多层二分耦合网络的同步能力,为工程技术人员在实际应用中优化其同步能力提供有效的方案.     

多社团加权复杂网络建模及其级联抗毁性研究

为了研究社团结构和权重因素对网络级联抗毁性的影响,引入节点和边的消亡机制,建立了一类具有社团结构的加权网络模型.采用本方法生成网络的度、强度和边权分布都呈现无标度特性,比现有BBV (Barrat-Barthelemy-Vespignani)模型具有更好的社团结构特性,且幂律指数、模块度参数可调.在此基础上研究了网络的级联抗毁性,采用节点及其邻居节点强度的函数定义网络负荷,故障节点负荷采用"局部定义,局部分配"的策略.仿真分析了边权演化参数、模块度函数、攻击策略和演化时间对网络级联抗毁性的影响.结论表明,网络的抗毁性与边权演化参数、网络演化时间成反比,与模块度的关系不是单调的而是存在一个阈值.优先攻击度最大节点的策略对网络抗毁性破坏最大,且在多节点遭受攻击时,网络的故障规模会发生突变.文章的研究结论对故障的预防与控制以及网络的建设具有一定的参考价值.     

基于复杂网络理论的防空节点攻击排序研究

应用图论将防空系统抽象成二维网络的拓扑结构图,通过指定点对间最小拦截概率的计算,得到防空拓扑图的子图,并应用复杂网络理论,综合考虑攻击节点的拦截概率及兵力需求量,建立了防空节点攻击价值的计算公式.在此基础上设计了防空节点攻击优化排序算法,给出了最优攻击路径.     

基于区间层次分析法的网络安全评估研究

针对网络安全评估存在的不确定性,提出了一种新的基于区间层次分析法的网络安全评估方法.首先建立了多层次的网络安全评估指标体系,然后利用区间层次分析法确定了网络安全评估指标的区间数权重.在此基础上,结合区间数理论建立了基于区间层次分析法的网络安全评估模型.最后结合评估实例对某公司办公自动化网络进行了安全评估,验证了方法的可行性和有效性.     

基于网络形态和节点中心度的项目计划问题研究

为深入挖掘项目网络拓扑结构中所蕴含的信息,探索求解项目网络计划问题的新算法,以弥补当前不确定性网络计划问题求解方法的不足,将网络科学领域中度量节点中心度和网络形态特征的指标运用于项目活动网络,构建了基于时长的介数中心度、基于位置的介数中心度等指标来度量项目网络节点中心度,用平均度、度分布熵、平均距离等指标来度量项目网络的形态特征.研究发现:两种介数中心度指标都与活动关键性正相关,可据此来预估项目活动的关键性;活动平均度与求解所需的时间正相关;顺序强度、活动平均距离和平均时长与项目总工期正相关.     

基于节点重要性的供应链网络风险跨层次评估研究

近几年,随着扰动供应链稳定运作事件的多次发生,供应链风险评估研究日益受到人们重视,然而以往研究大多针对某一企业的具体风险进行评估,鲜有从整个供应链网络角度进行系统的分析.对此,文章结合复杂网络节点位置特性的相关理论,首先建立了基于多指标最优策略的企业重要性评估模型,实现了对企业重要性的综合评估.其次,将企业重要性评估结果作为过渡参量引入供应链网络风险评估模型中,实现从"微观企业风险"到"宏观供应链网络风险"的跨层次评估.最后实证研究表明,多属性指标的企业重要性评估模型和供应链网络风险综合评估模型可以对企业综合重要性以及供应链网络综合风险进行更为准确的定量评判.     

无标度网络中灾害蔓延的应急响应分析

对无标度网络中灾害蔓延的应急响应进行了分析,根据系统的网络结构和灾害蔓延的当前状况制定出不同的应急策略.为评估各种策略的优劣,仿真说明了目标攻击和随机攻击下各种应急策略的异同.接着,讨论了各种策略在应急响应时间变化时,灾害得以控制所需的最大最少外部资源数量的变化.最后,在总资源数量和应急响应时间的不同组合下,分析了最优应急策略的选择.在资源受限情况下,同时考虑网络结构和蔓延现状的策略是最佳选择.     

基于超图的超网络研究综述

超网络是一般网络的一类自然推广。超网络的研究将会有助于理解“复杂系统之所以复杂”这一极其重要的问题。现实世界中,很多复杂的系统都可以用超网络描述。超网络分为基于网络的超网络与基于超图的超网络。本文主要介绍的是基于超图的超网络,首先对超图理论进行描述,然后对基于超图的超网络进行分析,接着提出了基于超图的超网络和多层超网络的转换及实例并提出了基于超图的超网络演化模型。本文最后对超网络今后的研究方向进行了探讨,其中,超网络的指标构建、动力学研究、链路预测、应用等方面还有待于深入研究。     

Bellman最优原理在复杂加权网络中的应用研究

针对现有算法及软件计算复杂加权网络介数的局限性,应用Bellman最优原理于复杂加权网络介数计算中,并针对复杂网络动态演化,节点众多,重点,节点间无边连接等特点作了相应修改.依算法实例计算出了复杂加权网络的最短路径长、最短路径和介数,最后经验证算法具有较快的运行速度和较准确的结果.     

增长网络的形成机理和度分布计算

关于增长网络的形成机理,着重介绍由线性增长与择优连接组成的BA模型, 以及加速增长模型.此外,我们提出了一个含反择优概率删除旧连线的模型,这个模型能自组织演化成scale-free(SF)网络.关于计算SF网络的度分布,简要介绍文献上常用的基于连续性理论的动力学方法(包括平均场和率方程)和基于概率理论的主方程方法.另外,我们基于马尔可夫链理论还首次尝试了数值计算方法.这一方法避免了复杂方程的求解困难,所以较有普适性,因此可用于研究更为复杂的网络模型.我们用这种数值计算方法研究了一个具有对数增长的加速增长模型,这个模型也能自组织演化成SF网络.     

书本图与齿轮图的子树计数及渐进密度特性分析

图的子树数拓扑指标对指导可靠性网络设计和分析化合物的物理与化学性质均具有重要意义.本文基于生成函数、结构分析及矩阵映射的方法给出书本图B_(n,2)(n≥2)和齿轮图G_(n,1)(n≥3)的子树数生成函数,并分析了B_(n,2)(n≥2)和G_(n,1)(n≥3)的子树密度的渐进特性,本研究为探索复杂圈图和分子的结构新特性提供了新的视角和方法.     

平衡立方体的h-额外连通度及h-额外条件诊断数

互连网络的连通度和可诊断数是衡量网络性能优劣的经典参数.h-额外连通度作为连通度的一种推广,是度量互连网络可靠性的一个重要指标.相应地,h-额外条件诊断数作为传统可诊断度的推广,也是度量系统诊断能力的一种新的性能指标.另外,平衡立方体网络作为超立方体网络的变形,在保留前者原有优良性能的基础上,又增加了一些新的优良性能.文中确定了平衡立方体(BH_n)的4-额外连通度和5-额外连通度都是6n-8.在此基础上,进一步推导出当h=4,5,n≥4时,BH_n在PMC模型下的h-额外条件可诊断数是6n-3.从而表明了在h-额外条件诊断策略下的可诊断数几乎是传统可诊断数的3倍.     

DoS攻击下的网络控制系统基于量化的输出反馈控制

针对存在DoS攻击的网络控制系统,提出了一种新的量化结构,并设计了H_∞输出反馈控制器.在网络环境下,假设控制器到执行器的传输通道中存在DoS攻击,采用新的量化结构对传感器信号进行量化处理,减少量化误差.通过将DoS攻击描述为服从Bernoulli分布的概率模型,把网络控制系统建模为具有随机参数的线性离散系统.在分析系统稳定性时,区别于普通二次型Lyapunov函数,本文选取了一种依赖量化误差及攻击概率的Lyapunov函数.基于稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出使闭环系统为均方意义下指数稳定且满足给定H_∞性能指标的输出反馈控制器设计方法.最后通过仿真算例,验证了所提方法的有效性.     

基于加权复杂网络的文本关键词提取

通过分析基于复杂网络的网络提取的文本关键词新算法.首先根据文本特征词之间的关系构建文本的加权复杂网络模型,其次通过节点的加权聚类系数和节点的介数计算节点的综合特征值,最后根据综合特征值提取出文本关键词.实验结果表明,该算法提取的关键词能够较好地体现文本主题,提取关键词的准确率比已有算法有明显提高.     

基于节点收益的档案合作涌现模型

针对档案作者演化网络中的合作涌现问题,提出了一个基于节点收益的复杂网络演化模型.网络的边根据收益优先的原则进行连接,并且每次博弈的收益都作为节点的一个属性,从而可以讨论节点的聚类情况.通过数据分析可知,当网络演化到一定程度后,模型可以促进合作策略的涌现.仿真结果表明,通过该方法演化的网络,具有明显的聚类特性.