復雜網(wǎng)絡應用

1、復雜網(wǎng)絡應用領(lǐng)域Tankertanker DesignTankertanker Design引言首先呈現(xiàn)給大家的是 六度理論圖 很多人可能都有這樣的經(jīng)歷： 偶爾碰到一個陌生人，同他聊了一會兒后發(fā)現(xiàn)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(guān)系來建立起他們兩人的聯(lián)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(diào)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(lián)系。這

2、就是著名的六度分離（six degrees of separation）推斷。 Tankertanker DesignTankertanker Design復雜網(wǎng)絡定義 復雜網(wǎng)絡：基于數(shù)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(guān)系當作邊，由邊與點組成的一個像網(wǎng)一 樣的東西，看起來又很復雜，所以叫 復雜網(wǎng)絡。Tankertanker DesignTankertanker Design簡單圖論Tankertanker DesignTankertanker Design社會網(wǎng)絡：人際關(guān)系網(wǎng)，email通訊網(wǎng)，企事業(yè)關(guān)系網(wǎng)，金融關(guān)系網(wǎng)，論文引用，科研合作網(wǎng)應用領(lǐng)域信息網(wǎng)絡：WWW，

3、Internet，計算機共享，專利使用網(wǎng) 交通運輸網(wǎng)：航線網(wǎng)，鐵路網(wǎng)，公路網(wǎng)， 自然河流網(wǎng)生物網(wǎng)絡：食物鏈網(wǎng)，生物神經(jīng)網(wǎng)，新陳代 謝網(wǎng)，蛋白質(zhì)網(wǎng)，基因網(wǎng)絡，細胞網(wǎng)12345物理網(wǎng)絡：電力網(wǎng)絡，超大規(guī)模集成電路網(wǎng)絡5管理領(lǐng)域：供應鏈網(wǎng)絡，客戶關(guān)系管理6Tankertanker DesignTankertanker Design1）社會網(wǎng)絡 1）金融關(guān)系網(wǎng) 將金融系統(tǒng)中的商業(yè)機構(gòu)（銀行）設為節(jié)點，和他們之間的商務往來關(guān)系作為連接節(jié)點的邊，這樣就構(gòu)成一個銀行系統(tǒng)網(wǎng)絡。來往關(guān)系的連接方式的不同就是使金融網(wǎng)絡具有不同的復雜網(wǎng)絡的特性。 可以通過復雜網(wǎng)絡理解多種銀行網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡 2）人際關(guān)系網(wǎng) 人際關(guān)系網(wǎng)或者社會交往圈，其實就是一群人或團體按照某種關(guān)系連接在一起而構(gòu)成的一個系統(tǒng)。這個系統(tǒng)包含的關(guān)系可能是多種多樣的，比如朋友關(guān)系、同事關(guān)系、家庭關(guān)系、在線交友關(guān)系等等。這些關(guān)系紛繁復雜，構(gòu)成一個典型的復雜網(wǎng)絡。 研究表明，人際關(guān)系網(wǎng)絡具有個性質(zhì)：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(lián)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(xiàn)了“物以類聚，人與群分”的特點；層次性層次性，人際關(guān)系網(wǎng)絡的層次性體現(xiàn)在很多方面，如輩分、上下級、關(guān)系的親疏等。用于用于預測朋友關(guān)系，謠言傳播控制預測朋友關(guān)系，謠言傳播控制等，等，以人作為節(jié)點，以關(guān)系作為邊Tankertanker DesignTankertanker Design1）社會網(wǎng)絡3）科研合作網(wǎng)絡Tankertanker DesignTankertanker Design1）社會網(wǎng)絡 用如下表示法反映合作網(wǎng)絡的基本信息：每一位作者用網(wǎng)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(shù)論文）就把它們聯(lián)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(shù)量（有少數(shù)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??；同時有少數(shù)節(jié)點發(fā)表文章數(shù)很少，但合作節(jié)點很多。如果考慮到網(wǎng)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(wǎng)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(xiàn)的，所以還需要采用加權(quán)網(wǎng)絡。 科研合作網(wǎng)的作用： （1）檢測合作數(shù)量最多、最廣泛和最有影響力的作者。（2）根據(jù)作者當前的鄰居結(jié)構(gòu)預測作者間將來的合作關(guān)系。（3）Tankertanker DesignTankertanker

7、 Design2）信息網(wǎng)絡 1）計算機病毒傳播 隨著互聯(lián)網(wǎng)服務和運用在全世界的廣泛普及，互聯(lián)網(wǎng)病毒也隨之成為一個全球化的問題，為了更好的應對互聯(lián)網(wǎng)病毒傳播，有必要對互聯(lián)網(wǎng)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(jié)構(gòu)網(wǎng)絡中的傳播性質(zhì)，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(wǎng)絡中的個體抽象為復雜網(wǎng)絡的節(jié)點，將各個節(jié)點之間存在的關(guān)聯(lián)關(guān)系抽象為節(jié)點的邊。同時考慮 1.在線社交網(wǎng)絡中,用戶登錄時間頻率、用戶好友數(shù)目以及網(wǎng)絡中病毒初始感染率對社交網(wǎng)絡上病毒傳播的影響。 2.結(jié)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)1）地鐵網(wǎng)絡Tankertanker DesignTankertanker Design3) 交通運輸網(wǎng) 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(wǎng)絡由交叉路口和連接它們的街道組成，車輛在網(wǎng)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(quán)重。這樣它就可以抽象為一個復雜加

9、權(quán)網(wǎng)絡。 城市網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)中交通樞紐的確定，有助于交通網(wǎng)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(wǎng)絡改擴建或新建工程中。（2）城市交通網(wǎng)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(zhì)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(wǎng)絡設計及城市規(guī)劃布局的相關(guān)問題Tankertanker DesignTankertanker Design4）生物網(wǎng)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(quán)?？梢杂脕硌芯克幬镄Ч?，開發(fā)新藥物，Tankertanker DesignTankertanker Design4）生物網(wǎng)2）食物網(wǎng) 由于野生動物網(wǎng)絡的各種群之間存在較強的獵食關(guān)系,食物源的短缺會引起某種野生動物數(shù)量的減少甚至滅絕,繼而會使整個食物連網(wǎng)絡失去平衡,網(wǎng)絡也會隨之崩潰.食物鏈網(wǎng)絡的這種現(xiàn)象類似于復雜網(wǎng)絡中的相繼故障. 食物鏈網(wǎng)絡是