基本信息
- 項目名稱：
- 社會網(wǎng)絡性能及控制策略初探
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本項目基于觀點演化，給出一種具有廣泛適應性的演化規(guī)則，就幾種特殊的拓撲結構網(wǎng)絡分別研究，發(fā)現(xiàn)相關特性，并運用該演化規(guī)則，從同步的角度考察各類拓撲結構網(wǎng)絡的抗毀性能，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行數(shù)值模擬和分析，豐富復雜網(wǎng)絡魯棒性的研究。進一步的，給出一種基于“橋”的網(wǎng)絡控制策略，并對其實際應用價值和應用范圍進行了討論。
- 詳細介紹：
- 本文通過建立觀點演化模型，以計算機仿真為主要手段，發(fā)現(xiàn)了網(wǎng)絡中觀點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撲結構下的復雜網(wǎng)絡觀點演化規(guī)律。仿真結果表明無標度網(wǎng)絡在此社會影響模型下依然顯示出其“強壯且脆弱”的雙重特性。網(wǎng)絡緊密程度的上升能夠提高隨機網(wǎng)絡的抗毀性，卻會顯著降低無標度網(wǎng)絡的抗毀性能。此外侵入策略與噪音在演化過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卻最終會風靡世界；也可以對如何加強廣告（本文中將其抽象為噪音）的投放效率，應該以多大的強度進行投放等等問題提供某種有用的參考。 進一步的，我們討論研究了如何控制較少的結點，使得最終能控制整個網(wǎng)絡發(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)絡控制策略：通過控制外來侵入觀點下?lián)u擺不定的結點以控制整個網(wǎng)絡。我們將這種控制策略分別應用于三種不同的拓撲結構的網(wǎng)絡：WS小世界網(wǎng)絡、BA無標度網(wǎng)絡和ER隨機網(wǎng)絡，通過仿真結果進行分析討論。研究發(fā)現(xiàn)：三種網(wǎng)絡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，達到與其他兩種拓撲結構相同的控制效果所需的控制結點數(shù)遠遠小于其他兩種網(wǎng)絡。此外，本文就控制效果與聚類系數(shù)的關系做了初步探索。對于存在距離偏好的Kleinberg小世界網(wǎng)絡，加入仿真控制后，隨著網(wǎng)絡聚類系數(shù)的增加，網(wǎng)絡的控制效果逐漸變好，因此，加強網(wǎng)絡的緊密連接程度可以增強網(wǎng)絡的控制效果。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 研究外來不同觀點或思想在具有特定結構的人群中的傳播具有重要的現(xiàn)實意義，近年來受到學術界的廣泛關注。 我們試圖建立一種具有廣泛適應性的觀點演化規(guī)則并討論其在實際應用中的價值，例如對如何加強廣告的宣傳效率給出一些參考建議。 相對的，一些惡意的謠言則需要加以控制。我們試圖提出一種有效的網(wǎng)絡輿論控制策略，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)絡中的傳播。
科學性、先進性及獨特之處
- 科學性：通過建立觀點演化模型，以計算機仿真為主要手段，分別從同步和抗毀性的角度分析不同拓撲結構下的復雜網(wǎng)絡演化規(guī)律。 先進性：本作品試圖通過目前較為成熟的抗毀性的研究來指導目前尚不成熟的觀點演化的研究。 獨特之處：“橋”沒有高的連接度，在網(wǎng)絡全局信息不了解的情況下難以鑒別，這也是一直困擾學者的問題。在我們的控制策略中，我們針對觀點頻繁變化的結點進行控制，達到出乎意料的控制精度。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 1.對廣告宣傳過程中如何根據(jù)具有特定結構人群設計不同的宣傳策略，應以多大的強度加強廣告的投放效率等實際問題有一定的應用價值。 2.創(chuàng)新性地提出了一種基于“橋”的有效輿論控制策略，彌補傳統(tǒng)控制策略的缺陷，能廣泛用于遏制社會中各種有害輿論的擴散。 3.由于橋的特殊結構，我們只需要較小的控制強度就可以達到不錯的控制效果，在實際應用中，這將會是一種廉價且有效的控制策略。
學術論文摘要
- 在社會網(wǎng)絡輿論傳播的研究方面，本作品給出了基于修正的觀點演化的社會輿論傳播模型，并在幾種經典的網(wǎng)絡模型中進行了仿真模擬。本課題基于觀點演化，給出一種具有廣泛適應性的演化規(guī)則，將社會個體抽象成網(wǎng)絡結點，個體之間的相互作用抽象成網(wǎng)絡結點的連接，建立數(shù)學模型模擬外來不同觀點或思想在具有特定結構人群中的演化過程。分別從同步和抗毀性的角度分析了不同拓撲結構下的復雜網(wǎng)絡觀點演化規(guī)律。仿真結果表明無標度網(wǎng)絡在此社會影響模型下依然顯示出其“強壯且脆弱”的雙重特性。網(wǎng)絡緊密程度的上升能夠提高隨機網(wǎng)絡的抗毀性，卻會顯著降低無標度網(wǎng)絡的抗毀性能。此外侵入策略與噪音在演化過程中也起到了重要作用。 進一步的，我們分析了現(xiàn)實網(wǎng)絡中存在著重要的橋結構，給出了一種高階的社會網(wǎng)絡演化模型，并基于仿真試驗進行了具有橋結構的網(wǎng)絡上輿論傳播分析。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全局信息或局域信息，只需要對觀點變化頻繁的個體進行控制，在實際中有更高的可行性和更低的控制成本，最后基于網(wǎng)絡聚類系數(shù)逐漸增大的模型對該控制策略的適用范圍進行了初步研究，結果表示，對于聚類系數(shù)大的網(wǎng)絡，該控制策略體現(xiàn)出較好的效果。
獲獎情況
- 本作品獲得XX大學課外學術作品競賽特等獎。 第二章相關結果于2010年12月發(fā)表于國內核心刊物《系統(tǒng)工程學報》: 基于社會影響模型的觀點演化策略研究，系統(tǒng)工程學報，第25卷第6期755-760頁(2010) 第三章相關結果已被國際SCI刊物《Chaos》接收 Adaptive Bridge Control Strategy on Social Networks. Chaos, accepted. (SCI, IF: 1.795) 第四章相關結果于2011年3月發(fā)表在國際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)
鑒定結果
- 該作品相關成果發(fā)表國內核心刊物一篇，國際SCI刊物兩篇。其中Chaos在204個應用數(shù)學類雜志中排名第20位，EPL在交叉物理類雜志中排名第14位。申報人為論文的第一作者。
參考文獻
- [1] 汪小帆,李翔,陳關榮, 復雜網(wǎng)絡—理論與應用 [M],清華大學出版社,2006. [2] 郭雷,許曉鳴,復雜網(wǎng)絡[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)絡是由一些邊與結點組成的整體，網(wǎng)絡化的表示已經應用于科學、社會與經濟的各個方面。網(wǎng)絡可以用來描述人與人之間的社會關系，物種之間的捕食關系，詞與詞之間的語義聯(lián)系，計算機之間的網(wǎng)絡聯(lián)接, 網(wǎng)頁之間的超鏈接等等。網(wǎng)絡無處不在，如神經網(wǎng)絡，因特網(wǎng)，萬維網(wǎng)，交通網(wǎng)，新陳代謝網(wǎng)，食物鏈網(wǎng)，科學引用網(wǎng)，電力網(wǎng)等都是復雜網(wǎng)絡。1998年，Watts和Strogatz在《Nature》上發(fā)表文章引入小世界網(wǎng)絡（small-world）, 1999年，Barabasi和Albert在《Science》上提出了無尺度網(wǎng)絡（scale-free）。美國總統(tǒng)奧巴馬提出并成立的“網(wǎng)絡司令部”和國際頂級期刊《Science》在2009年以《Connection》為主題發(fā)表的?？欢ǔ潭壬险f明了網(wǎng)絡對人類的重要性。對網(wǎng)絡研究成為近年來研究的熱點，是目前國際前沿課題之一。 與輿論傳播相關比較著名的模型有Nowak等提出的社會影響模型和Sznajd-Weron決策輿論演化模型，前者很好的描述了社會中個體之間的相互影響，在經濟、政治、市場中得到了廣泛應用，本文討論的觀點演化模型也是對該模型的推廣；后者由于對選舉過程作出了較好的解釋而受到廣泛關注，并被迅速推廣到小世界網(wǎng)絡和無標度網(wǎng)絡。進一步的工作還包括Schulze等增加相互作用的距離及約束和考慮擴散效應的影響、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)實的社會網(wǎng)絡中，一些起初似乎不起眼的流言或思想，如果不加以控制，最終可能會在較大范圍內爆發(fā)甚至占領整個網(wǎng)絡。近年來學術界已提出不少免疫策略，歸納起來大致可分為隨機免疫，目標免疫，熟人免疫。 上述方法皆是以結點的度為主要衡量標準進行免疫結點選取的，但是這些基于連接度控制的策略無一例外的遇到了全局信息不易獲得，實際生活中網(wǎng)絡結構會隨時間變化，目標免疫選擇的集散結點其顯著性可能會在演化中消失等問題。雖然有學者試圖研究一些在演化過程中更換控制結點的目標免疫算法，然而網(wǎng)絡結構的變化往往是不可預測的，且在變化的網(wǎng)絡中，全局信息更難獲得。這引發(fā)了我們的思考：結點的重要程度是否僅由其度的大小來決定呢，是否會有一些不起眼的結點會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)絡控制提供新的思路和方法。
