复杂系统与复杂性科学

2017年, 第14卷, 第1期　刊出日期：2017-03-15

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空间脆弱性与传统网络属性的关系收藏

李航, 胡小兵, 郭晓梅, 史培军

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 1-7. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.001

摘要 ( 77 )

PDF (1358KB) ( 10 )

为探索研究网络系统脆弱性的新思路,并进一步提升空间脆弱性模型的实用性,分析了空间脆弱性与传统网络属性(主要是平均最短路径,平均中间性,连通性和受影响最短路径数目)的关系,并以北京地铁网络为例验证这一关系。结果表明`,在网络系统脆弱性研究中,当重点关注空间灾害对系统造成的全局性影响时,新的空间脆弱性模型和传统网络属性的合理结合可以提供一种行之有效的方法。

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基于复杂行为响应的传染病爆发问题的研究收藏

柳文艳, 张玉霞, 蔡世民, 何嘉林, 尚明生

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 8-14. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.002

摘要 ( 79 )

PDF (1502KB) ( 19 )

在小世界网络拓扑结构上,研究信息影响力、接种比例和个体间信息传播概率的变化,对传染病传播的影响。研究发现小世界强度减弱时,信息影响力对传染病爆发概率和爆发规模的影响作用发生了逆转;在个体间信息传播速率增加的过程中,传染病的爆发概率和爆发规模呈现上升的趋势。

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网络演化博弈中的自组织临界性收藏

曹亚娟, 刘旭升, 关剑月

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 15-19. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.003

摘要 ( 105 )

PDF (890KB) ( 20 )

结合雪堆博弈模型与扩展的Bak-Sneppen(BS)模型,研究一维规则环状网络上合作行为的涌现与个体间的动力学关联性。通过统计系统平均合作概率随时间的演化,发现当系统演化到稳态时群体具有较高的合作水平。此外,统计了个体策略突变行为的雪崩尺寸及适应度最低个体间的距离分布,发现这两种分布可近似为幂律分布。这表明系统自组织达到了一种临界状态,在临界状态个体策略在系统尺度上相互关联,因此与系统中高水平合作行为的涌现有着紧密的关系。

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人口迁移导致区域两极分化的动力学分析收藏

孙功强, 霍杰, 王鹏, 郝睿, 王旭明

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 20-27. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.004

摘要 ( 89 )

PDF (1530KB) ( 20 )

为揭示利益驱动下的人口迁移,由人均收入、公共服务资源人均占有量和平均年龄构造一个区域广义势。当某区域广义势高于各区域的平均时,该区域将有迁出者;那些广义势比平均广义势较低的区域将是这些迁出者的迁入区;向不同区域迁入的人则由依赖于两地间广义势之差的迁移概率决定。结果表明,净迁入(迁出)人口随时间指数衰减,迁出(迁入)区总人口、人均收入、公共服务资源人均占有量均呈现近似为指数方式衰减(“反指数”方式增长),最后达到三者相互匹配的相对稳定态。信息熵、人口分布与斑图演化均显示一个两极化的有序化过程。

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网络结构特征与链路预测算法关系研究收藏

贾珺, 胡晓峰, 贺筱媛

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 28-37. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.005

摘要 ( 68 )

PDF (1638KB) ( 62 )

以美国航空网络、科学家合作网络和线虫新陈代谢网络等5种实际网络为例进行了综合实验,用结果数据定量化描述了同配系数、集聚系数和网络效率等网络结构特征参数,与基于局部信息和全局信息的两类链路预测方法结果之间的关系。通过对结果的分析,得到了网络同配系数为正且聚集系数大于阈值(约0.1)时适用基于局部信息的预测方法,否则适用基于全局信息的预测方法;以及集聚系数、网络效率与局部信息预测方法的结果成正比,与全局信息预测方法成反比等结论。这些结论为通过网络特征参数进行链路预测方法的选择提供了定量化的参考依据。

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基于复杂网络理论的配电网节点脆弱度评估收藏

吴辉, 彭敏放, 张海艳, 朱亮, 车红卫, 刘正谊

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 38-45. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.006

摘要 ( 89 )

PDF (874KB) ( 65 )

配电网中节点脆弱性的大小是其结构鲁棒性的重要体现,为实现对配电网节点脆弱度的评估,提出对配电网节点脆弱度大小排序的方法。首先,构建配电网的复杂网络加权模型;其次,针对节点脆弱度评估中的度值、介数、凝聚度和紧密度等几个指标,结合主观和客观两方面信息构建描述各指标重要性的权重;最后,提出综合逼近理想排序(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS)和灰色关联度的方法,实现对配电网节点脆弱度大小的排序。对几种典型的中压配电网进行计算,验证了本文方法的可行性,对IEEE123系统分析,结果表明多指标综合评估较单一指标评估更符合配网的实际特点。

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具有双峰效应特性的复杂网络模型研究收藏

刘胜久, 李天瑞, 珠杰, 王红军

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 46-51. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.007

摘要 ( 109 )

PDF (870KB) ( 16 )

为解决BA网络模型采用增长与择优处理节点之间的连接而导致节点连接数目无限增长等不足,通过对BA网络模型的节点连接策略改进,即通过引入节点最大连接数目,设置新增节点连接数目亚线性增长并采用Logistic函数得到了一种度分布具有双峰效应特性的BE网络模型,并给出了其若干性质。该模型可应用于解释经济、社会等现实生活中的两极分化现象,而且通过调整其参数可实现峰的移动和缩放,在极限情况下BE模型可退化成BA模型。

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一种基于PL-LDA模型的主题文本网络构建方法收藏

张志远, 霍纬纲

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 52-57. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.008

摘要 ( 99 )

PDF (1110KB) ( 39 )

Labeled LDA能挖掘出给定主题下的单词概率分布,但却无法分析主题词之间的关联关系。采用PMI虽可计算两个单词的相互关系,但却和给定主题失去联系。受PMI在窗口中统计词对共现频率的启发,提出了一种PL-LDA(Pointwise Labeled LDA)主题模型,可计算给定主题下词对的联合概率分布,在航空安全报告数据集上的实验表明PL-LDA模型所得结果具有很好的解释性。利用PL-LDA构建了主题文本网络,该网络除能反映主题词分布外,还可展现它们之间的复杂关联关系。

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一种基于网络分析的语义冗余发现方法收藏

王国栋, 高超, 原野, 张自力

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 58-65. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.009

摘要 ( 66 )

PDF (1252KB) ( 21 )

以农业AGROVOC本体为例,结合语义万维网推理机制定性分析冗余信息产生原因,利用复杂网络分析方法量化推理过程中产生的冗余,进而确定本体中的核心概念,解决推理冗余问题。实验表明,复杂网络分析方法可从定量角度找出核心节点及导致推理产生冗余的边,并揭示了语义冗余引起的推理效率降低问题。为优化本体设计、提高推理效率提供了一种新的可行方法。

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牛熊市视角下股票关联网络动态拓扑结构研究收藏

谢赤, 边慧东, 王纲金

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 66-74. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.010

摘要 ( 109 )

PDF (1655KB) ( 47 )

以2005-01-04至2008-12-31上证50指数成分股数据为样本,将其划分为熊市I、牛市和熊市II等3个阶段,运用最小生成树、分层结构树以及主要拓扑指标研究股票市场处于不同阶段下的关联网络动态拓扑结构。实证结果表明:股票市场间存在行业聚集效应,并且这种效应随着时间的推移越来越显著;在股票市场关联网络拓扑结构中,制造业在牛市时处于绝对的中心地位,并会持续到熊市;金融保险业和制造业中的钢铁制造业的内部股票始终保持着很高的关联度,一些子母公司和交叉控股的股票间也关系密切。此外,主要关联网络指标显示,股票市场所形成的关联网络结构在牛市时更紧密,但是牛市的市场结构要比熊市差。

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基于避险行为的银行间网络系统性风险传染研究收藏

韩景倜, 曹宇

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 75-80. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.011

摘要 ( 88 )

PDF (890KB) ( 20 )

建立了一个基于避险行为的银行间网络模型,研究了异质性网络结构和异质性银行资产条件下流动性囤积避险行为、折价出售避险行为以及避险行为叠加对系统性风险传染的影响。结果表明,流动性囤积在初始阶段减缓了系统性风险传染,折价出售没有延缓系统性风险传染,而避险行为的叠加从整体上加剧了系统性风险传染。考虑避险行为时,异质性网络稳定性强于同质性网络,不考虑避险行为时,同质性的随机网络更加稳定。最后,银行资产异质性对系统性风险传染没有显著影响。

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网络上具有一般直接免疫的SIRS传染病模型分析收藏

张斐, 吴庆初, 曾广洪

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 81-87. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.012

摘要 ( 88 )

PDF (699KB) ( 26 )

考虑复杂网络上具有一般直接免疫率的SIRS传染病模型。由地方病平衡点的存在性,确定了传染病的流行阈值λ_c,并且通过构造合适的李雅普诺夫函数证明:当λ≤λ_c时,无病平衡点全局渐近稳定;当λ>λ_c时,地方病平衡点全局渐近稳定。根据免疫率的分布,提出了一致性直接免疫和目标性直接免疫。结果表明,在平均免疫率相等的条件下存在免疫丧失率的临界值δ_c,当δ<δ_c(δ>δ_c)时,目标性免疫的流行阈值小于(大于)一致性免疫的流行阈值。

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基于时间扩展网络制定的混合速度疏散算法收藏

徐栋,李响

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 88-95. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.013

摘要 ( 53 )

PDF (1046KB) ( 26 )

针对大规模应急疏散过程中基础设施的供给与快速产生的疏散交通需求之间的矛盾,提出一种基于时间扩展网络用于有组织计划的混合速度应急疏散算法,其主要思路是以疏散者位置及运动速度建立疏散组,通过标记路段的时间可用性确定不同疏散组的出发时间及路径,以达到避免交通冲突及确保疏散效率的目的。实验表明,该方法在确保疏散过程高效、有序进行的前提下,可获得与理论最优值接近的疏散结果,且疏散规模越大,逼近效果越好。

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Newman-Watts型小世界电机网络混沌行为的牵制控制收藏

麦贤慧,韦笃取,罗晓曙

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 96-102. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.014

摘要 ( 119 )

PDF (779KB) ( 19 )

小世界永磁同步电机(PMSM)网络的耦合强度和连接概率参数值处于某些范围时,会出现混沌行为,这将严重危及电机网络传动系统的稳定运行。因此,如何控制PMSM网络中的混沌行为成为保持其稳定性的关键问题。首先给出了Newman-Watts型小世界PMSM网络的牵制控制模型,然后通过Lyapunov稳定性理论证明了受控系统的稳定性,并得到牵制控制器参数的选择条件,最后利用数值仿真方法验证该牵制控制方法的正确性。

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一个广义Hamilton系统的混沌特性及电路实现收藏

仓诗建,吴爱国,王忠林,薛薇

复杂系统与复杂性科学. 2017, (1): 103-110. DOI: 10.13306/j.1672-3813.2017.01.015

摘要 ( 104 )

PDF (1634KB) ( 37 )

以广义Hamilton系统为基础,通过增加耗散量和外部输入,形成广义耗散Hamilton系统。通过配置广义耗散Hamilton系统的结构矩阵和外部输入,提出一个简单三维单平衡点系统来说明此类系统存在混沌行为。借助相图、庞加莱截面、Lyapunov指数谱、分形图和功率谱等数值分析方法说明当外部输入逐步增强时该系统存在周期轨道和混沌运动。与一般已知的三维混沌系统相比,该系统的特点为:耗散性与系统的状态变量相关;处于混沌状态时的系统的Lyapunov维数接近3。最后设计了该系统的实验电路,示波器观测到的实验结果进一步验证了该系统确实存在混沌行为。

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