时效人类交互网络有自身的动力学性质,可以通过定义相应的拓扑和时效特性来刻画;另一方面,时效网络所固有的结构特征对其上的动力学过程,如流行病传播过程,具有重要影响。本文从人类交互的类型与表示方法、时效网络的结构特征(网络拓扑、时效特征和时间尺度)、模型及时效网络中的传播动力学等多方面对时效人类交互网络的研究进展进行综述,并对目前的研究现状进行分析,展望了该领域未来的研究方向。

符号网络是连边具有正负关系的网络,对系统功能产生重要影响。模拟得出负边比例与平衡结构比例之间的关系,基于点和边建立舆论动力学演化模型,利用计算机数值模拟研究演化和极限行为,发现负边比例的增加能够扩大网络周期变化的范围,最终会影响系统的趋同性;在耦合演化过程中,引入概率及时间尺度后会产生更加丰富的变化模式,并且完全平衡网络能加速系统在演化中达到稳态的弛豫过程,并能最终根据节点状态划分为两个社团。

社会舆情从现实社会转移到网络空间,导致网络舆情事件的出现。网络舆情扩散使得群体舆论的支持与反对力量对比反转,最终改变利益集团最初的决策,该现象称为网络舆情结构逆转。为了探索这种现象背后的复杂系统机制,本文基于Deffuant模型建立了网络舆情扩散的结构逆转模型,该模型从两个方面对Deffuant模型改进,一是将个体自身的观点值转化为交互时的感知值,将连续观点的模型转化为离散观点模型,二是引入宏观的社会转型因素的影响。仿真结果显示,社会转型因素正向地影响网络舆情扩散,社会转型程度高,网络舆情结构逆转时的舆情扩散程度更高;群体异质性水平正向地延缓网络结构逆转现象,利益群体规模越大,网络舆情结构逆转越难以完成。本文提出的模型能一定程度上解释网络舆情扩散的结构逆转现象,可以为实践中网络舆情的管控提供理论参考与决策支持。

实证网络中结构特征通常对传播速度具有非常重要的影响,为了探究何种结构特征对传播速度起着至关重要的影响,以一个真实的短信社交网络为例,在原始实证网络和其对应的不同零模型网络上分别进行传播仿真实验。仿真结果表明网络的平均最短路径长度是影响传播速度的关键性因素,网络度分布是影响传播范围的关键性因素。系统性地提出了一种参照零模型理论检验和量化实证网络传播影响因素的方法,该方法可扩展到同步、博弈、级联故障等其它网络动力学研究中。

针对社交网络中的用户对谣言的抵抗能力存在差异以及用户间亲密度不同的情形,通过引入谣言信度函数与个体亲密度函数,定义体现网络结构特征的非一致接触传播率。考虑传谣者的信谣程度及传谣力度不同,基于平均场理论建立一种新的网络谣言传播动力学模型。在BA无标度网络中通过数值仿真验证了理论分析的正确性。实验结果表明,谣言在度大的节点中传播更快、范围更广;高谣言信度与用户亲密度会使谣言传播速度加快、传播范围变广;进一步探究了模型中遗忘率、辟谣率等相关参数对谣言传播的影响。对基本再生数进行敏感性分析,进而提出了控制谣言传播的建议,并对比分析了随机免疫与目标免疫两种常见免疫策略的效果;在仿真网络与真实网络中分析了网络结构对谣言传播的影响规律。

运用NetLogo仿真平台,采用ABM方法设计仿真实验,研究了规则格子网络、无标度网络和小世界网络3种典型社会网络拓扑结构下合作的演化,比较何种网络更有利于合作的发生。引入网络规模、初始合作概率、背叛收益、邻居节点选择方式、交互规则等因素,研究上述变量如何影响合作的发生和持续,并比较其不同的演化结果,探讨如何设计有效的激励机制以维持和促进合作。实验发现:规则格子网络和小世界网络的共性更多,而无标度网络更有利于合作的进化。设计激励机制应充分考虑群体的社会网络结构影响,以制定出有效的激励机制,促使合作发生并得以持续。

越来越多的证据显示不同系综可以不等价,特别是长程相互作用的系统,系综不等价表现得更为明显。本文认为长程相互作用的系统对应幂律分布,并且证明了幂律分布不适用近独立系统和短程相互作用的广延系统。因此完善或丰富各种幂律分布系综就显得非常重要。基于最大熵原理和Rényi熵,获得了完全开放系统、巨正则系统、温度压强系统等各种其他系统的幂律分布,并且给出计算各种热力学量、平均值的公式。

以全国31个省、自治区和直辖市的手足口病为研究对象,估算各地手足口病传染率及其季节性,分析可能对季节性有影响的因素。采用时间序列SIR(Time Series Susceptible Infected Recovered (TSIR))模型,并应用马尔科夫蒙特卡洛方法 (Markov chain Monte Carlo,MCMC)估算模型中参数,分析各地月手足口病传染率及季节性,最后建立线性回归模型分析气候、假期和春运对手足口病传染率季节性的影响。结果表明中国各省手足口病传染率都有明显的季节性,根据传染率峰值发生时间,可以将各省归类到4个区域:东南地区峰值在2月~3月,各省传染率季节性多与春运有关;西北地区峰值在4月,传染率季节性主要受相对湿度和春运的影响;北方地区峰值在5月,季节性则受平均气温、暑假和春运的影响;西藏自治区峰值则在8月,其传染率季节性不受上述因素的影响。

本文研究了数模转换中多阈值随机汇池网络的自适应信号估计性能,给定网络节点数目,将模数转换的阈值进行均匀划分,分析了随机汇池网络输出的分布函数,理论给出了多阈值随机汇池网络的最优权向量和最小均方误差表达式,以及大规模网络输出的Fisher信息量近似值,实验验证了多阈值随机汇池网络中超阈值随机共振现象,随着阈值数量的增加,噪声的有益性逐渐减弱,而网络估计的最小均方误差不断变小且逐渐接近Fisher信息意义下的误差界。研究结果表明多阈值随机汇池网络的自适应信号估计方法具有重要的应用价值。