復雜網絡應用

1、復雜網絡應用領域Tankertanker DesignTankertanker Design引言首先呈現給大家的是 六度理論圖 很多人可能都有這樣的經歷： 偶爾碰到一個陌生人，同他聊了一會兒后發(fā)現你認識的某個人居然他也認識，然后你們會一起發(fā)出“這個世界真小”的感嘆。那么對于地球上任意兩個人來說，借助第三者、第四者這樣的間接關系來建立起他們兩人的聯系，平均需要通過多少人呢？20世紀60年代美國哈佛大學的心理學家Milgram的著名的小世界實驗（社會調查）給出的推斷是： 地球上任意兩個人之間的平均距離是6。也就是說，平均中間只要通過5個人的傳遞，一個人就能與地球上任何一個角落的另一個人建立聯系。這

2、就是著名的六度分離（six degrees of separation）推斷。 Tankertanker DesignTankertanker Design復雜網絡定義 復雜網絡：基于數學圖論的一個發(fā)展。指 把個體當作點，個體與個體之間存在某種 關系當作邊，由邊與點組成的一個像網一 樣的東西，看起來又很復雜，所以叫 復雜網絡。Tankertanker DesignTankertanker Design簡單圖論Tankertanker DesignTankertanker Design社會網絡：人際關系網，email通訊網，企事業(yè)關系網，金融關系網，論文引用，科研合作網應用領域信息網絡：WWW，

3、Internet，計算機共享，專利使用網 交通運輸網：航線網，鐵路網，公路網， 自然河流網生物網絡：食物鏈網，生物神經網，新陳代 謝網，蛋白質網，基因網絡，細胞網12345物理網絡：電力網絡，超大規(guī)模集成電路網絡5管理領域：供應鏈網絡，客戶關系管理6Tankertanker DesignTankertanker Design1）社會網絡 1）金融關系網 將金融系統(tǒng)中的商業(yè)機構（銀行）設為節(jié)點，和他們之間的商務往來關系作為連接節(jié)點的邊，這樣就構成一個銀行系統(tǒng)網絡。來往關系的連接方式的不同就是使金融網絡具有不同的復雜網絡的特性。 可以通過復雜網絡理解多種銀行網絡中傳染行為，對銀行危機傳染動力學進行

4、研究，可以尋求合適的危機管理策略來應對銀行網絡的危機傳染，對易感染節(jié)點進行保護，對已受感染節(jié)點進行修復。Tankertanker DesignTankertanker Design1）社會網絡 2）人際關系網 人際關系網或者社會交往圈，其實就是一群人或團體按照某種關系連接在一起而構成的一個系統(tǒng)。這個系統(tǒng)包含的關系可能是多種多樣的，比如朋友關系、同事關系、家庭關系、在線交友關系等等。這些關系紛繁復雜，構成一個典型的復雜網絡。 研究表明，人際關系網絡具有個性質：小世界特性小世界特性，即兩個認識的人通過很少的幾個人就可以聯系起來；無標度特性無標度特性，即有些人交際能力很強，擁有很多朋友，而有些人卻擁

5、有較少的朋友；高聚類性高聚類性，即一個人的兩個朋友很可能彼此也是朋友，體現了“物以類聚，人與群分”的特點；層次性層次性，人際關系網絡的層次性體現在很多方面，如輩分、上下級、關系的親疏等。用于用于預測朋友關系，謠言傳播控制預測朋友關系，謠言傳播控制等，等，以人作為節(jié)點，以關系作為邊Tankertanker DesignTankertanker Design1）社會網絡3）科研合作網絡Tankertanker DesignTankertanker Design1）社會網絡 用如下表示法反映合作網絡的基本信息：每一位作者用網絡圖的一個節(jié)點表示（用一個名字作為一個節(jié)點），不同作者之間有合作（即公開發(fā)表

6、共同署名的學術論文）就把它們聯系起來。同時保留其他重要屬性，節(jié)點所在的科研單位（同一單位的節(jié)點之間互相認識，則所得平均路徑長度將會變?。┕?jié)點所發(fā)表的文章數量（有少數節(jié)點雖然發(fā)表的文章特別多，但合作節(jié)點很少，度值很?。煌瑫r有少數節(jié)點發(fā)表文章數很少，但合作節(jié)點很多。如果考慮到網絡的增長特性及優(yōu)先連接特性，則必須考慮這些。）在合作網絡示意圖中需判別節(jié)點之間的連線是通過幾次合作來實現的，所以還需要采用加權網絡。 科研合作網的作用： （1）檢測合作數量最多、最廣泛和最有影響力的作者。（2）根據作者當前的鄰居結構預測作者間將來的合作關系。（3）Tankertanker DesignTankertanker

7、 Design2）信息網絡 1）計算機病毒傳播 隨著互聯網服務和運用在全世界的廣泛普及，互聯網病毒也隨之成為一個全球化的問題，為了更好的應對互聯網病毒傳播，有必要對互聯網上的病毒的傳播方式進行深入研究。我們需要分析計算機病毒在不同拓撲結構網絡中的傳播性質，對病毒的傳播行為進行分析，得到控制和預防計算機病毒的有效方法。 將計算機網絡中的個體抽象為復雜網絡的節(jié)點，將各個節(jié)點之間存在的關聯關系抽象為節(jié)點的邊。同時考慮 1.在線社交網絡中,用戶登錄時間頻率、用戶好友數目以及網絡中病毒初始感染率對社交網絡上病毒傳播的影響。 2.結合輿論傳播學的理論,引入社會強化因子的概念來描述社交網絡中的病毒傳播過程。

8、社會強化因子可以很好地描述在社交網絡中用戶從好友處收到若干次病毒信號才會接收信息,進而感染病毒的事件。Tankertanker DesignTankertanker Design3) 交通運輸網1）地鐵網絡Tankertanker DesignTankertanker Design3) 交通運輸網 城市交通系統(tǒng)本身是由道路系統(tǒng)、流量系統(tǒng)和管理系統(tǒng)組成的一個典型的、開放的復雜巨系統(tǒng)。城市交通網絡由交叉路口和連接它們的街道組成，車輛在網絡上行駛。其中的交叉路口或小區(qū)對應于節(jié)點，而街道對應于弧或邊，車輛在邊上行駛遇到的阻抗(可以用所花費的行駛時間來描述)對應于邊上的權重。這樣它就可以抽象為一個復雜加

9、權網絡。 城市網絡的抽象方法主要有兩種，一種是前面提到的將交叉口視為節(jié)點而將道路視為邊；另一種是將道路映射為網絡中的節(jié)點，將道路間的交叉口映射為節(jié)點間的連邊。 （1）城市交通網中交通樞紐的確定，有助于交通網絡設計問題的解決，即如何將有限的資金最有效的地應用到網絡改擴建或新建工程中。（2）城市交通網絡的時空復雜性及普適性演化機制（3）探討城市交通擁堵的預防控制方法 ，從本質上解釋城市交通擁堵機理，進而造成局部交通癱瘓的根本原因。（4）城市交通網絡設計及城市規(guī)劃布局的相關問題Tankertanker DesignTankertanker Design4）生物網1）藥物作用圖 以藥物分子和病毒蛋白作為節(jié)點，若藥物分子對某種蛋白有作用，即賦予有向邊，作用效果賦予加權?？梢杂脕硌芯克幬镄Ч?，開發(fā)新藥物，Tankertanker DesignTankertanker Design4）生物網2）食物網 由于野生動物網絡的各種群之間存在較強的獵食關系,食物源的短缺會引起某種野生動物數量的減少甚至滅絕,繼而會使整個食物連網絡失去平衡,網絡也會隨之崩潰.食物鏈網絡的這種現象類似于復雜網絡中的相繼故障. 食物鏈網絡是