复杂网络研究进展:模型与应用

作为研究各种复杂系统的一种通用工具,复杂网络已经在许多学科中产生了深刻地影响,引起了各领域学者的广泛关注.本文全面地介绍复杂网络的各种主要统计特性和最具有代表性的网络模型,并且对计算机科学中关注的语言网络,Internet和P2P这些现实网络,从复杂网络的角度进行分析,展示了复杂网络理论和方法在这些领域中的应用和得到的重要结果.     

万维网链接结构的复杂性分析

对于凭借网页间链接结构所构成的超大规模复杂网络,万维网的链接结构并不符合传统的随机网络模型。为此,通过对万维网真实链接数据的提取及分析,计算并对比节点的度分布、平均路径长度及集群系数等相关网络指标。分析结果表明,万维网具有小世界效应,整个网络的平均路径长度约为15跳,具有相似主题的网页组成若干个集群,进而构成无标度网络。     

基于边过滤的代谢网络社团结构分析

社团结构分析有助于理解新陈代谢网络的结构和功能关系,是新陈代谢网络研究领域的一个重要研究主题。然而,直接将复杂网络方法应用到新陈代谢网络中时,很难得到具有实际生物学意义的社团。本文首先构建了高质量人类代谢网络模型的巨强连通体,然后采用一种基于边过滤的技术研究了该巨强连通体,得到的8个主要社团均具备较好的生物学意义。研究结果表明:基于边过滤的技术可用于识别新陈代谢网络中的社团。     

济南市公共交通网络的拓扑特性研究

采用复杂网络的研究方法,运用图论及相应的网络分析工具对济南市公交站点网络和公交换乘网络进行了实证研究.对网络静态几何量进行了统计,并以此为依据分析了公交网络的拓扑结构特性,揭示了公交网络的复杂性及其演化机理.研究结果表明,两种公交网络的拓扑结构模型都具有无标度网络特性.其中公交换乘网络还具有小世界特性.此项研究结果对于优化公交线路,解决交通问题等提出了一些建议.     

基于网络熵的小世界网络形成分析

在小世界网络中,节点或边的改变使网络结构发生了演变,这意味着网络的熵也发生变化,因此可用网络的熵描述网络形成过程。经模拟实验发现:网络熵的变化是U型的;重连概率p决定熵的单调程度,而网络节点度k影响熵由降到增转变的时间。实验结果有助于以后更有效地对网络进行控制以及设计更加有效的网络形成模型。     

代谢网络的全局结构特征和反应中心性(英文)

图(或复杂网络)是大规模代谢网络研究的重要工具。传统上,主要使用代谢物图研究代谢网络,特别是人类的代谢网络。本文则使用反应图来研究人类的代谢网络,即:如果反应x的某个代谢产物是反应Y的某个代谢底物,则将反应x链接到反应Y。首先,从公开发表的文献获取了人类的反应网络,它包含了1099个节点和5208个弧。然后,根据"蝴蝶结"的结构分解方法,提取了人类的反应网络巨强组成部分,它包含了682个节点和4119弧。此外,研究了人类代谢网络反应图巨强组成部分的全局结构特性,结果表明它是一个"小世界","无尺度"和"自相似"网络。最后,依据10种不同的中心化分析方法(度,偏心率,紧密度,发散性,质心值,最短路径介数,.Katz状态,交易,网页排名和HITS中心),我们将另一研究重心放在了人类代谢网络反应图巨强组成部分的反应中心性分析方面,并确定了前15个关键反应(R00351b,R00256a,R00220a,R00253a,R00352b,R01177b,R00181a,R00344a,R00355b,R00485b,R03778b,R03858b,R03991b,R04742b和.R04747b)。     

代谢网络结构与功能的Petri网分析

发展基因组尺度代谢网络模型的模拟和分析方法有助于学习这些网络的结构与功能关系,是当前计算系统生物学领域的一个重要研究主题。由于具备严格的数学描述,直观的图形表达,外加存在众多的算法和工具,Petri网可能成为代谢网络模拟和分析的有力工具。应用位置/变迁网来分析代谢网络的结构与功能特征,首先建立了巴斯德毕赤酵母代谢的Petri网模型,随后计算了该模型中的P、T不变量,并讨论了它们的生物学意义。     

基于时变差别适应度的网络演化模型

将节点适应度的时变性和差异性抽象为时变差别适应度,在适应度模型的基础上,提出一种改进的网络演化模型。网络中新加入的节点趋向于连接节点入度大及感兴趣的节点,节点在演化过程中会随时与其他节点进行连接和断开。基于此,综合优先连接、随机加边、随机减边、节点互粉等机制实现网络演化。通过仿真分析节点的时变性和差异性对网络演化的影响,结果表明,该模型生成的网络度分布呈幂律分布,具有小世界现象,且与真实网络拟合度较高,验证了模型的正确性和有效性。     

唐诗宋词中的超网络特性分析

目前,唐诗宋词在文学角度的研究成果较多,然而采用基于超图的超网络方法对唐诗宋词进行研究的成果较少,且仅有的这种研究局限于对字频和词频的研究.采用超网络数据分析方法对唐诗宋词进行分析研究有助于探索传统文学角度无法涉及的广度,也有助于发现唐诗宋词所折射出来的文学组词规律和时代背景.因此,首先基于全唐诗和全宋词这两个古文本语...     

一种由代谢方程构建网络的方法及其实现

代谢网络的拓扑结构分析和可视化是系统生物学研究的热点。如何自动合理地由数量众多的代谢方程构建代谢网络是研究者首先面临的问题。基于二部图模型,采用节点唯一化和忽略高度节点策略,提出一种由代谢方程直接构建代谢网络的方法,并给出MATLAB实现步骤,最后使用生物网络模拟软件可视化生成的代谢网络,结果表明这种方法能用来构建复杂代谢网络,并具有较好展现网络模块和拓扑结构的特点,适用于由大量代谢反应方程自动构建复杂代谢网络的一般应用需求。该方法的MATLAB源码和说明文档可以通过http://bioinf.jiangnan.edu.cn/在线获得。     

区域物流网络表述模型与结构分析

为了定量化表述区域物流网络以及分析其结构特征,提出了区域物流网络表述模型。以湖南省为例,从节点度和强度分布、边的权重差异度、集聚性、节点度相关性等对区域物流网络结构进行定量分析。发现其网络为无标度网络,具有双幂律特征,边权差异度大、大节点联系紧密,拓扑结构为非同类网络等结构特征。     

代谢途径分析研究进展及其应用

由于缺乏详尽的热力学参数,基于网络拓扑的代谢途径分析是现阶段最重要的途径分析方法。首先简单地介绍了基于网络的途径分析方法发展简史,随后着重说明了基于凸分析的两种代谢途径分析方法：基元模式和极端途径及它们之间的异同,并详细阐述了这两种方法的具体应用。最后,使用极端途径分析了苏云金杆菌的PHB代谢。结果表明,除了传统的途径,还存在一些新颖的途径可用于PHB合成。     

基于失匹配负波的大脑功能性网络分析

根据正常人与听力损伤患者的失匹配负波（MMN）数据建立大脑功能性网络,计算该大脑功能性网络的复杂网络统计特性,发现所建立的功能性网络相对于随机网络具有类似无标度特性,而且具有高聚类系数、小特征路径长度的小世界网络特性;另外,还计算了功能性网络的平均度和网络结构熵,结果发现正常人的功能性网络的平均度、聚类系数、结构熵等参数均高于听力损伤患者的相应参数,提示了听力损伤后脑功能网络连接减弱可能是声源分辨能力下降的中枢表现,同时也反映了平均度、聚类系数、结构熵等功能性网络参数可作为反应听力损伤后声源分辨能力下降的诊断标志。     

利用几何分析法和BP神经网络进行人脸识别的研究

提出了一种基于几何特征分析和人工神经网络由粗到细的两级人脸探测方法。在第1级中，眼睛和脸是通过测量眼睛的尺寸和眼睛与脸的位置关系探测到的，第1级的输出是一个尺寸归一化的人脸，但偶尔也伴随着一个或多个因对复杂背景中与眼睛类似的物体的误判而得到的非人脸图像；第2级神经网络正是用来过滤掉第1级中被误判的人脸。实验表明，这种由粗到细的两级人脸探测系统具有高的稳定性和探测正确率。     

Projection type neural network and its convergence analysis

Projection type neural network for optimization problems has advantages over other networks for fewer parameters , low searching space dimension and simple structure. In this paper, by properly constructing a Lyapunov energy function, we have proven the global convergence of this network when being used to optimize a continuously differentiable convex function defined on a closed convex set. The result settles the extensive applicability of the network. Several numerical examples are given to verify the efficiency of the network.     

Projection type neural network and its convergence analysis

Projection type neural network for optimization problems has advantages over other networks for fewer parameters , low searching space dimension and simple structure. In this paper, by properly constructing a Lyapunov energy function, we have proven the global convergence of this network when being used to optimize a continuously differentiable convex function defined on a closed convex set. The result settles the extensive applicability of the network. Several numerical examples are given to verify the efficiency of the network.     

精神分裂症患者工作记忆EEG功能网络属性分析

精神分裂症与一些认知障碍如信息处理、工作记忆等联系紧密,研究工作是记忆任务中精神分裂症患者与正常人的多通道脑电在各个阶段、各个频段存在哪些显著性差异,可为精神分裂症的诊断提供依据。使用相位锁值（Phase Locking Value,PLV）来量化任意两个电极通道之间的相位同步性,构建脑功能网络的关联矩阵,计算不同稀疏度下脑网络的全局属性以及局部属性曲线下面积,在同一阶段、同一频段下对精神分裂症患者和正常人得到的属性值进行非参数检验,找出差异显著的属性及节点,将对应值作为特征训练SVM分类器,进而将精神分裂症患者和正常人分类。属性分析结果表明,工作记忆任务中[θ]和[α]频段发挥主要作用的脑区集中在右侧额叶区和枕叶区,[γ]频段相关的脑区集中在顶叶区;精神分裂症患者额叶右侧区域与枕叶区电极间[θ、][α]波相关性低于正常人,而其顶叶区电极间[γ]波的相关性高于正常人。     

网络技术专业校内生产性实训及效果分析

对北京信息职业技术学院网络技术专业校内生产性实训的实施过程和效果进行了总结与分析。从生产性实训设计思路、生产性实训载体、生产性实训的效果三个方面进行了论述。分析了网络技术专业校内生产性实训的设计思路、项目的组织、实训活动的安排以及实训的效果。