題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 社會(huì)網(wǎng)絡(luò)性能及控制策略初探
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目基于觀點(diǎn)演化，給出一種具有廣泛適應(yīng)性的演化規(guī)則，就幾種特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)分別研究，發(fā)現(xiàn)相關(guān)特性，并運(yùn)用該演化規(guī)則，從同步的角度考察各類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的抗毀性能，試圖從區(qū)別于前人的兩種主流意義上的抗毀性研究角度進(jìn)行數(shù)值模擬和分析，豐富復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)魯棒性的研究。進(jìn)一步的，給出一種基于“橋”的網(wǎng)絡(luò)控制策略，并對(duì)其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用范圍進(jìn)行了討論。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文通過(guò)建立觀點(diǎn)演化模型，以計(jì)算機(jī)仿真為主要手段，發(fā)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中觀點(diǎn)傳播的一些新的特性。分別從同步和抗毀性的角度分析了不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)觀點(diǎn)演化規(guī)律。仿真結(jié)果表明無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)在此社會(huì)影響模型下依然顯示出其“強(qiáng)壯且脆弱”的雙重特性。網(wǎng)絡(luò)緊密程度的上升能夠提高隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的抗毀性，卻會(huì)顯著降低無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的抗毀性能。此外侵入策略與噪音在演化過(guò)程中也起到了重要作用。這些工作在某種程度上解釋了為何一些起初看似不起眼的觀點(diǎn)卻最終會(huì)風(fēng)靡世界；也可以對(duì)如何加強(qiáng)廣告（本文中將其抽象為噪音）的投放效率，應(yīng)該以多大的強(qiáng)度進(jìn)行投放等等問(wèn)題提供某種有用的參考。 進(jìn)一步的，我們討論研究了如何控制較少的結(jié)點(diǎn)，使得最終能控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生大范圍流言傳播的控制策略。本文提出一種有效地網(wǎng)絡(luò)控制策略：通過(guò)控制外來(lái)侵入觀點(diǎn)下?lián)u擺不定的結(jié)點(diǎn)以控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。我們將這種控制策略分別應(yīng)用于三種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)：WS小世界網(wǎng)絡(luò)、BA無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)和ER隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)仿真結(jié)果進(jìn)行分析討論。研究發(fā)現(xiàn)：三種網(wǎng)絡(luò)在該控制策略下均取得較好的效果，尤其是WS小世界網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到與其他兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的控制效果所需的控制結(jié)點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他兩種網(wǎng)絡(luò)。此外，本文就控制效果與聚類系數(shù)的關(guān)系做了初步探索。對(duì)于存在距離偏好的Kleinberg小世界網(wǎng)絡(luò)，加入仿真控制后，隨著網(wǎng)絡(luò)聚類系數(shù)的增加，網(wǎng)絡(luò)的控制效果逐漸變好，因此，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的緊密連接程度可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的控制效果。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 研究外來(lái)不同觀點(diǎn)或思想在具有特定結(jié)構(gòu)的人群中的傳播具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，近年來(lái)受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。 我們?cè)噲D建立一種具有廣泛適應(yīng)性的觀點(diǎn)演化規(guī)則并討論其在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值，例如對(duì)如何加強(qiáng)廣告的宣傳效率給出一些參考建議。 相對(duì)的，一些惡意的謠言則需要加以控制。我們?cè)噲D提出一種有效的網(wǎng)絡(luò)輿論控制策略，在不了解全局信息的情況下有效的控制輿論和謠言在網(wǎng)絡(luò)中的傳播。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性：通過(guò)建立觀點(diǎn)演化模型，以計(jì)算機(jī)仿真為主要手段，分別從同步和抗毀性的角度分析不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)演化規(guī)律。 先進(jìn)性：本作品試圖通過(guò)目前較為成熟的抗毀性的研究來(lái)指導(dǎo)目前尚不成熟的觀點(diǎn)演化的研究。 獨(dú)特之處：“橋”沒(méi)有高的連接度，在網(wǎng)絡(luò)全局信息不了解的情況下難以鑒別，這也是一直困擾學(xué)者的問(wèn)題。在我們的控制策略中，我們針對(duì)觀點(diǎn)頻繁變化的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，達(dá)到出乎意料的控制精度。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 1.對(duì)廣告宣傳過(guò)程中如何根據(jù)具有特定結(jié)構(gòu)人群設(shè)計(jì)不同的宣傳策略，應(yīng)以多大的強(qiáng)度加強(qiáng)廣告的投放效率等實(shí)際問(wèn)題有一定的應(yīng)用價(jià)值。 2.創(chuàng)新性地提出了一種基于“橋”的有效輿論控制策略，彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制策略的缺陷，能廣泛用于遏制社會(huì)中各種有害輿論的擴(kuò)散。 3.由于橋的特殊結(jié)構(gòu)，我們只需要較小的控制強(qiáng)度就可以達(dá)到不錯(cuò)的控制效果，在實(shí)際應(yīng)用中，這將會(huì)是一種廉價(jià)且有效的控制策略。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 在社會(huì)網(wǎng)絡(luò)輿論傳播的研究方面，本作品給出了基于修正的觀點(diǎn)演化的社會(huì)輿論傳播模型，并在幾種經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行了仿真模擬。本課題基于觀點(diǎn)演化，給出一種具有廣泛適應(yīng)性的演化規(guī)則，將社會(huì)個(gè)體抽象成網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，個(gè)體之間的相互作用抽象成網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的連接，建立數(shù)學(xué)模型模擬外來(lái)不同觀點(diǎn)或思想在具有特定結(jié)構(gòu)人群中的演化過(guò)程。分別從同步和抗毀性的角度分析了不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)觀點(diǎn)演化規(guī)律。仿真結(jié)果表明無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)在此社會(huì)影響模型下依然顯示出其“強(qiáng)壯且脆弱”的雙重特性。網(wǎng)絡(luò)緊密程度的上升能夠提高隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的抗毀性，卻會(huì)顯著降低無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的抗毀性能。此外侵入策略與噪音在演化過(guò)程中也起到了重要作用。 進(jìn)一步的，我們分析了現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中存在著重要的橋結(jié)構(gòu)，給出了一種高階的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)演化模型，并基于仿真試驗(yàn)進(jìn)行了具有橋結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上輿論傳播分析。本章創(chuàng)新性地提出了一種基于橋的有效輿論控制策略，模擬結(jié)果表明提出的輿論控制策略非常有效。與以往的控制策略不同，本章提出的控制策略不需要了解社會(huì)全局信息或局域信息，只需要對(duì)觀點(diǎn)變化頻繁的個(gè)體進(jìn)行控制，在實(shí)際中有更高的可行性和更低的控制成本，最后基于網(wǎng)絡(luò)聚類系數(shù)逐漸增大的模型對(duì)該控制策略的適用范圍進(jìn)行了初步研究，結(jié)果表示，對(duì)于聚類系數(shù)大的網(wǎng)絡(luò)，該控制策略體現(xiàn)出較好的效果。
獲獎(jiǎng)情況
- 本作品獲得XX大學(xué)課外學(xué)術(shù)作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)。 第二章相關(guān)結(jié)果于2010年12月發(fā)表于國(guó)內(nèi)核心刊物《系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)》: 基于社會(huì)影響模型的觀點(diǎn)演化策略研究，系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)，第25卷第6期755-760頁(yè)(2010) 第三章相關(guān)結(jié)果已被國(guó)際SCI刊物《Chaos》接收 Adaptive Bridge Control Strategy on Social Networks. Chaos, accepted. (SCI, IF: 1.795) 第四章相關(guān)結(jié)果于2011年3月發(fā)表在國(guó)際SCI刊物《Europhysics Letters》: Weighted-Traffic-Network-Based Geographic Profiling for Series Crime Location Prediction. Europhysics Letters, 93, 68006(2011) (SCI, IF: 2.893)
鑒定結(jié)果
- 該作品相關(guān)成果發(fā)表國(guó)內(nèi)核心刊物一篇，國(guó)際SCI刊物兩篇。其中Chaos在204個(gè)應(yīng)用數(shù)學(xué)類雜志中排名第20位，EPL在交叉物理類雜志中排名第14位。申報(bào)人為論文的第一作者。
參考文獻(xiàn)
- [1] 汪小帆,李翔,陳關(guān)榮, 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)—理論與應(yīng)用 [M],清華大學(xué)出版社,2006. [2] 郭雷,許曉鳴,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)[M],上?？萍冀逃霭嫔?2006.M. [3] E. J. Newman. The structure and function of complex networks[J]. SIAM Review, 2003, 45(2):167-256. [4] M. E. J. Newman, A. L. Barabádsi, D. J. Watts. The structure and dynamics of networks[M]. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2006. [5] P. Erdǒs, P. Rényi. On random graphs[J]. Publ. Math., 1959, 6290-297. [6] O. Sousa. Consensus formation on a triad scale-free network [J]. Physica A, 2005, 348:701-710. [7] D. J. Watts, S. H. Strogatz. Collective dynamics of small-world networks [J]. Nature, 1998, 393: 440-442. [8] A. L. Barabádsi, R. Albert. Emergence of scaling in random networks[J]. Science, 1999, 286: 509-512.
同類課題研究水平概述
- 網(wǎng)絡(luò)是由一些邊與結(jié)點(diǎn)組成的整體，網(wǎng)絡(luò)化的表示已經(jīng)應(yīng)用于科學(xué)、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面。網(wǎng)絡(luò)可以用來(lái)描述人與人之間的社會(huì)關(guān)系，物種之間的捕食關(guān)系，詞與詞之間的語(yǔ)義聯(lián)系，計(jì)算機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接, 網(wǎng)頁(yè)之間的超鏈接等等。網(wǎng)絡(luò)無(wú)處不在，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，因特網(wǎng)，萬(wàn)維網(wǎng)，交通網(wǎng)，新陳代謝網(wǎng)，食物鏈網(wǎng)，科學(xué)引用網(wǎng)，電力網(wǎng)等都是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。1998年，Watts和Strogatz在《Nature》上發(fā)表文章引入小世界網(wǎng)絡(luò)（small-world）, 1999年，Barabasi和Albert在《Science》上提出了無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)（scale-free）。美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬提出并成立的“網(wǎng)絡(luò)司令部”和國(guó)際頂級(jí)期刊《Science》在2009年以《Connection》為主題發(fā)表的?？?，一定程度上說(shuō)明了網(wǎng)絡(luò)對(duì)人類的重要性。對(duì)網(wǎng)絡(luò)研究成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，是目前國(guó)際前沿課題之一。 與輿論傳播相關(guān)比較著名的模型有Nowak等提出的社會(huì)影響模型和Sznajd-Weron決策輿論演化模型，前者很好的描述了社會(huì)中個(gè)體之間的相互影響，在經(jīng)濟(jì)、政治、市場(chǎng)中得到了廣泛應(yīng)用，本文討論的觀點(diǎn)演化模型也是對(duì)該模型的推廣；后者由于對(duì)選舉過(guò)程作出了較好的解釋而受到廣泛關(guān)注，并被迅速推廣到小世界網(wǎng)絡(luò)和無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步的工作還包括Schulze等增加相互作用的距離及約束和考慮擴(kuò)散效應(yīng)的影響、Sznajd等增加態(tài)的數(shù)量以及Sabatelli等加入噪音的影響等等。 從輿論控制的角度，眾所周知，在現(xiàn)實(shí)的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，一些起初似乎不起眼的流言或思想，如果不加以控制，最終可能會(huì)在較大范圍內(nèi)爆發(fā)甚至占領(lǐng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。近年來(lái)學(xué)術(shù)界已提出不少免疫策略，歸納起來(lái)大致可分為隨機(jī)免疫，目標(biāo)免疫，熟人免疫。 上述方法皆是以結(jié)點(diǎn)的度為主要衡量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行免疫結(jié)點(diǎn)選取的，但是這些基于連接度控制的策略無(wú)一例外的遇到了全局信息不易獲得，實(shí)際生活中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)隨時(shí)間變化，目標(biāo)免疫選擇的集散結(jié)點(diǎn)其顯著性可能會(huì)在演化中消失等問(wèn)題。雖然有學(xué)者試圖研究一些在演化過(guò)程中更換控制結(jié)點(diǎn)的目標(biāo)免疫算法，然而網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化往往是不可預(yù)測(cè)的，且在變化的網(wǎng)絡(luò)中，全局信息更難獲得。這引發(fā)了我們的思考：結(jié)點(diǎn)的重要程度是否僅由其度的大小來(lái)決定呢，是否會(huì)有一些不起眼的結(jié)點(diǎn)會(huì)在流言和思想的傳播中起到重要作用呢？如果有，或許能夠給我們的網(wǎng)絡(luò)控制提供新的思路和方法。
