改进的BA 网络演化模型的研究及应用

利用主方程和连续域理论分析了BA无标度网络的度分布以及初始吸引因子对网络节点度分布的演化过程。对BA模型进行了改进和推广,提出了随机吸引因子网络演化模型。此网络演化模型通过理论分析和数值模拟验证是吻合的,该模型是无标度网络演化模型。实验结果表明,改进的模型能够很好地反映现实系统中的一些重要性质,具有实际应用价值。     

基于能量的无标度网络模型的研究

近年来复杂网络成为一个新兴的研究课题,复杂网络研究对于理解复杂系统的结构和行为至关重要。研究发现很多复杂系统均具有无标度特性。针对BA模型仅关注节点年龄对网络拓扑结构的影响,提出了一种基于能量的无标度网络模型（EBSFN）。仿真结果表明,提出的EBSFN模型较之BA演化模型,具有更好的幂律分布和稳定性。     

社交网络中考虑节点度的演化博弈

在谣言传播过程中,针对度不同的节点具有的辨识能力不同,结合节点度定义一种新的博弈收益,借助博弈论建立一种动态复杂网络演化模型。该模型考虑到谣言传播往往与节点利益相关这一特点,通过引入辨识能力描述不同节点的非一致传播率,研究谣言在该模型上的传播动力学行为,并提出两种谣言抑制策略。随后,利用两种典型网络模型进行仿真实验,并在Facebook真实网络数据中对仿真结果进行验证。研究表明,谣言模糊程度对BA（Barabási-Albert）无标度网络和Facebook网络中谣言传播速率及达到稳定状态所需时间影响较小,随着谣言模糊程度增大,谣言在网络中传播范围变大,相对于WS（Watts-Strogtz）小世界网络,谣言更容易在BA无标度网络和Facebook网络中传播;研究还发现,免疫收益增加值相同时,与BA无标度网络和Facebook网络相比,WS小世界网络中免疫节点的增长幅度更大;此外,通过节点危害程度进行抑制比通过博弈收益进行抑制具有更好的谣言抑制效果。     

基于中间节点效应的无标度网络演化模型研究

原BA模型以网络中已存在的各个节点与新增节点的连接相互独立为前提。然而,在真实系统中,当网络中一个节点与新增节点连接后,该节点对其邻居节点与新增节点的连接会存在影响。针对该现象,提出了基于中间节点效应的无标度网络演化模型。首先描述与定义了中间节点效应,然后给出了中间节点效应模型的生成算法,并从理论上分析了该模型的度分布情况,最后利用仿真验证了理论分析的正确性,并就度分布、群聚系数、平均路径长度等复杂网络参数与原BA模型进行了对比,结果表明此模型能生成无标度网络并且更符合现实网络的演化过程。     

给定平均连接度的无标度网络演化模型

由于Internet、www等网络的复杂性，需要构造符合真实网络特性的仿真网络来对其进行研究。在BA模型的基础上，提出了一种给定平均连接度无标度网络演化模型，网络生长时，按照概率pk添加k个连接。通过速率方程证明了该网络是节点度分布符合幂律分布的无标度网络，其幂指数为-3，且平均连接度为给定值。仿真结果和理论计算值很好地吻合。     

基于藕合系数的无标度网络建模

经典的无标度网络模型在全局范围内按照一定的概率选取节点进行优先连接,而现实网络很难做到这一点。为了解决这一问题,在BA无标度网络模型的基础上,通过新增两个参数耦合系数和吸引因子来构建基于耦合系数的无标度网络模型,并通过理论计算得出该演化模型的度分布。分析发现,它具有更明显的无标度网络特性。实验仿真结果也表明,其度分布在服从幂律分布的基础上更具有平稳性和广泛的适用性。     

基于主成分分析的代谢网络中心化

中心化分析有助于识别复杂网络中的重要节点,已经被广泛应用于代谢网络研究中。当前,人们已经提出了多种中心化指标,然而如何合理地综合使用它们是一个严峻的挑战。本文使用主成分分析来整合多种中心化方法。首先简单介绍了主成分分析的基本概念及其原理等,随后构造了人类代谢网络的巨强连通成分,并使用10种中心化指标计算了该模型中各代谢物的中心化值作为样本进行主成分分析。最后,我们以第一主成分为例,论证了主成分分析可以合理地整合多种中心化方法用于代谢网络研究。     

考虑节点亲密度的社交网络谣言传播研究

考虑到真实社交网络中节点间亲密程度对谣言传播的影响,提出一种新的SI2R传播模型,建立谣言传播动力学方程组,研究谣言在无标度网络上的传播特性。该模型中不同节点间谣言传播率的非一致性同时取决于节点度与节点间亲密度,理论分析得到了无标度网络上谣言传播阈值表达式。随后,在BA（Barabási-Albert）无标度网络中就节点亲密度对谣言传播过程的影响进行了仿真实验,并利用Twitter和Live Journal两种真实网络数据集对仿真结果进行验证。研究表明,无标度网络中节点间平均亲密度随网络聚类系数的增大而减小,随着网络中节点间平均亲密度增大,谣言传播最终范围变大。研究还发现,节点间亲密度的存在使无标度网络中存在传播阈值,传播阈值随着节点间平均亲密度增大而减小。     

一种高聚类系数的无标度网络演化模型

考虑到BA无标度演化模型和其它无标度演化模型不能实现真实网络中较大的聚类系数,本文提出了一个高聚类系数的无标度演化模型.模型具有一个可调参数p∈[0,1].通过调节p来调节网络的聚类系数,能使模型与真实网络更加匹配.此外本文还解析导出关于度分布的差分方程,并确定了通过调节p,模型能达到的最大聚类系数.p和γ的关系也利用平均场方法推导出来.仿真结果验证了理论推导所得结论的正确性,同时也揭示了该网络演化模型的一些重要性质,表明网络演化模型能较好的模拟真实网络,特别在聚类系数指标上.     

多三角形结构动态复杂网络演化模型及其稳定性分析

给出了多三角形结构动态复杂网络演化模型的演化算法,利用平均场理论和MATLAB工具对模型的度分布、平均聚集系数等给出了精确的理论解与数值仿真解,验证了两种解完全吻合。利用MATLAB工具对演化模型的稳定性进行数值仿真,验证了该类演化模型与无标度网络BA演化模型在随机攻击策略下具有相似的稳定性。     

基于自适应算法的BA网络模型及其聚类分析

BA模型是经典的无标度网络模型,具有一定小世界特性,但聚类系数随着点数增多趋近于零。为进一步优化BA网络模型的平均路径长度和聚类系数的特性,设计了一种基于自适应算法的无标度网络改进模型。改进模型优化了系统与网络节点的关联度,通过计算得到关联度的最优值及此时网络各参数的值,从而获得理想的网络模型。通过对自适应算法中关联度的数学分析,可知系统平均路径长度呈带有条件的收敛状态。仿真结果表明,改进后网络模型在平均路径长度和聚类系数方面,有进一步优化。不同于BA无标度网络的是,改进模型优化后具有较明显的聚类特性,更符合小世界网络特性。     

基于三角形演化机制的社会网络模型研究

详细介绍了社会网络模型的演化历程以及三元闭包在社会网络中的重要作用,在社会网络中新节点的连接对以后的连接具有一定的影响,鉴于三元闭包在社会网络演化过程中具有的巨大作用以及BA无尺度网络模型本身具有的局限性,提出了一种基于三角形演化机制的社会网络模型。通过仿真实验得出该网络模型遵循幂率分布,与BA模型相比该社会网络模型有更强的鲁棒性、较小的聚集系数和较大的平均路径长度。     

基于社区划分的多智能体网络快速蜂拥控制

针对复杂网络社区特性对多智能体系统协同控制效率的影响,面向具有ER(Erdos-renyi)网络或BA (Barabasi-albert)网络性质的多智能体系统,提出一种基于社区划分的快速蜂拥控制算法.该算法充分考虑社区内个体的相对密集特性,通过在社区间引入虚拟领导者作用,避免系统在演化过程中因通信受限而导致的“分块”现象,可有效提高系统拓扑的代数连通度.仿真结果表明:具有相应性质的多智能体系统蜂拥行为的收敛速度与ER和BA网络的平均度以及BA网络度分布的幂指数正相关;优化社区个数有利于提高蜂拥收敛速度.     

在线社会网络演化模型

在分析在线社会网络的拓扑结构、特征及演化规律的基础上,借鉴了前人网络模型的思想,提出了在线社会网络演化模型,引入动态的加权方式,提出了一种在线社会网络演化模型。理论分析和仿真表明：在线社会网络演化模型具有无标度和小世界特性,点权、边权、度分布呈现幂律特性,具有较多的簇系数、较小的路径长度且可调。这种无标度和小世界特性与现实中的在线社会网络较为一致。     

无标度网络中的边免疫策略

针对无标度网络提出一种边免疫策略,与目标免疫相比,该策略可使网络获得更高的传播临界值,并能更好地保持网络的连通性。采用SIS病毒传播模型,分别在BA无标度网络和HEP网络中进行仿真实验,结果表明,该免疫策略可以减少免疫剂量并能有效控制病毒传播。     

基于增广链修复的最大流求解算法

NW小世界网络及BA无标度网络是现实中常见的两种网络,这两种网络中任意两点之间有极大可能存在多条路径,若舍弃饱和增广链并重新寻找增广链,则效率不高,因此针对网络的这一特性提出了一种增广链修复的最大流求解算法.该算法沿最短增广链调整流量后,保留路径上残余的非饱和弧,并用贪心法则选择合适的中继节点修复断开的增广链,提高增广链使用效率.通过对NW小世界网络和BA无标度网络建模仿真,得到并验证了所提算法在这两种网络上的运行速度数倍于Ford-Fulkerson算法且其空间复杂度仅有Dinic算法的一半,因此所提算法能够高效处理更大规模网络流问题,以适应日益膨胀的通信网络和交通运输网络.     

军事通信网络拓扑结构抗毁性仿真

在经典无尺度网络模型（BA模型）基础上,构建邻接网络的环形立交结构,提出了基于冗余链路的军事通信网络拓扑结构优化方案,并研究了其拓扑结构的优化算法。利用MATLAB软件对优化方案进行仿真研究。仿真结果表明,本文提出的优化方案对军事通信网络自身性质并无显著影响,但能较好地提高网络的抗毁性。