復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分析技術(shù)研究.pdf

1、正是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)超強(qiáng)的計(jì)算能力，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究，融合了拓?fù)鋵W(xué)、圖論、社交網(wǎng)絡(luò)分析、互聯(lián)網(wǎng)宏觀拓?fù)溲芯俊⑽锢韺W(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的相關(guān)研究成果，形成了這個(gè)學(xué)科獨(dú)有的體系和方法論。小到互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，大到浩瀚無垠的宇宙，復(fù)雜系統(tǒng)都可以被抽象成由節(jié)點(diǎn)和邊組成的網(wǎng)絡(luò)化表示的模型。而復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的科學(xué)家們現(xiàn)在普遍認(rèn)為:不同真實(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上和動(dòng)力學(xué)上的相似性表明某種普遍的規(guī)則可能可以準(zhǔn)確的描述所有這些網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)。與此同時(shí)，控制論、博弈論、排隊(duì)論、曲

2、面幾何等各種現(xiàn)有自然科學(xué)理論均能夠有效地與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究相結(jié)合，隨著人們?cè)谧匀唤缰姓鎸?shí)存在的各種復(fù)雜系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一般性特征和規(guī)律，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論和其分析技術(shù)的研究在各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家手中都找到用武之地。同時(shí)，現(xiàn)有的模型和計(jì)算機(jī)分析技術(shù)還不能完美的再現(xiàn)或解釋很多真實(shí)存在的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征和現(xiàn)象。
　　復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分析技術(shù)研究是通過設(shè)計(jì)新的計(jì)算機(jī)算法或可計(jì)算模型，以網(wǎng)絡(luò)化表達(dá)的數(shù)據(jù)中，研究人員關(guān)注的部分節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用中心

3、性分析、社團(tuán)發(fā)現(xiàn)、鏈路預(yù)測(cè)、統(tǒng)計(jì)分布等手段來對(duì)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究和分析，并基于對(duì)目標(biāo)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣骱鸵?guī)律的理解，發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律、拓展原有理論的研究。按照計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究一般過程的分類，可以分成拓?fù)涮綔y(cè)、拓?fù)湟?guī)律發(fā)現(xiàn)、拓?fù)浣Ｈ齻€(gè)部分。面向多樣性的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究對(duì)象，本文共包含了四個(gè)方面的問題，(1)文本數(shù)據(jù)中詞匯復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的探測(cè)算法，(2)設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要性程度度量方法，并通過針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)等真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的蓄意攻擊實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了提出的節(jié)

4、點(diǎn)重要性度量方法的有效性，(3)通過追蹤IPv6互聯(lián)網(wǎng)全球拓?fù)涞脑?個(gè)月的演化數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)溲莼^程中的異?，F(xiàn)象，并研究分析了兩個(gè)典型的互聯(lián)網(wǎng)異常演化現(xiàn)象在宏觀拓?fù)鋬?nèi)部形成的原因，(4)設(shè)計(jì)了一個(gè)新的可計(jì)算模型來分析二十四史中9個(gè)典型中國(guó)王朝的建立過程。
　　具體地，本文首先設(shè)計(jì)了一種面向中文文本信息的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)探測(cè)算法，通過對(duì)中文單字復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中邊頻度的加權(quán)和對(duì)字拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析，簡(jiǎn)化的中文習(xí)語(yǔ)與詞匯的抽象過程，在較低的時(shí)

5、間復(fù)雜度下實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同時(shí)代成文的中文文本信息中蘊(yùn)含的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的提取，實(shí)驗(yàn)表明，盡管犧牲了部分詞匯分割精度，探測(cè)過程具有適應(yīng)不同時(shí)代各種中文文本數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，算法時(shí)間復(fù)雜度很低，抽象出來的詞匯復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有典型的小世界特征和近似的無尺度特征。
　　其次，為了能夠改善現(xiàn)有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的重要性程度的度量方法，本文基于迭代對(duì)數(shù)函數(shù)設(shè)計(jì)了基于鄰居度分布的鄰居向量中心性指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)表明，該中心化度量方法在針對(duì)真實(shí)互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)?、社交網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

6、生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞榷喾N復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的蓄意攻擊實(shí)驗(yàn)中，對(duì)多種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有最大的破壞作用，同時(shí)計(jì)算所需的時(shí)間復(fù)雜度與度中心性類似，遠(yuǎn)低于介數(shù)等中心性指標(biāo)，因此該方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)中節(jié)點(diǎn)在拓?fù)渲兄匾猿潭鹊亩攘烤哂泻芎玫男Ч?br>　　第三，通過對(duì)一個(gè)真實(shí)大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r(shí)序上的觀測(cè)，本文發(fā)現(xiàn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的演化過程并不是一直保持平滑的。并基于菲波那契序列的構(gòu)造方式給出了拓?fù)洚惓５亩x，基于這個(gè)定義，本章研究了IPv6互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)渲械膬煞N

7、典型拓?fù)洚惓，F(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)度量參數(shù)異常波動(dòng)的情況下，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?nèi)部確實(shí)存在一定范圍內(nèi)的“突變”，隨后分析并給出了這兩種情況下互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)渫蛔兊膬?nèi)在原因以及其對(duì)互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)湓斐傻挠绊憽?br>　　最后，基于近期一篇重要文獻(xiàn)的研究成果，本文提出了一種“資源-競(jìng)爭(zhēng)者”雙層模型。并應(yīng)用該模型分析了二十四史所記載的中國(guó)歷史上9個(gè)朝代的建立過程，發(fā)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)控制擁有更多影響力的個(gè)體節(jié)點(diǎn)，在對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)整體控制權(quán)的爭(zhēng)奪中更具優(yōu)勢(shì)。中華人民共和國(guó)

8、憲法規(guī)定了多黨合作和政治協(xié)商制度，從中選取一個(gè)政黨，利用“資源-競(jìng)爭(zhēng)者”模型，本文對(duì)選取政黨的一次換屆選舉進(jìn)行了分析與預(yù)測(cè)，實(shí)驗(yàn)表明，該模型具有一定的準(zhǔn)確性。
　　本文主要關(guān)心的問題是如何利用計(jì)算機(jī)算法和可計(jì)算模型，為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究目標(biāo)的分析技術(shù)提供一定的新方法，討論了幾個(gè)不同角度下，如何利用文中提出的方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)中研究人員關(guān)心的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析或度量的一般方法。包括如何抽象中文文本中的節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)、如何計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的重要性程度、追蹤