網(wǎng)絡(luò)魯棒性進(jìn)化優(yōu)化及其評價標(biāo)準(zhǔn)的理論估計(jì).pdf

1、近年來，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究正滲透到工程學(xué)科、數(shù)理學(xué)科以及生命科學(xué)等眾多不同的領(lǐng)域，受到了越來越多的科研工作者的廣泛關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)魯棒性是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一個重要屬性，也是目前研究的一個重要熱點(diǎn)。隨著實(shí)際網(wǎng)絡(luò)對其網(wǎng)絡(luò)魯棒性的需求越來越高，如何有效地提高實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的魯棒性逐漸成為一個亟待解決的問題。本論文首先對網(wǎng)絡(luò)魯棒性優(yōu)化方法進(jìn)行了研究，然后對文獻(xiàn)[1]提出的網(wǎng)絡(luò)魯棒性評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了理論分析，最后對基于動態(tài)攻擊/修復(fù)模型的網(wǎng)絡(luò)魯棒性演變進(jìn)行了分析。主要工作

2、總結(jié)如下：
　　（1）將粒子群算法（PSO）應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)魯棒性優(yōu)化問題上，提出了基于粒子群算法的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)魯棒性優(yōu)化方法，PSO_RSF。設(shè)計(jì)了全新的編碼方式和種群更新算子，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題，創(chuàng)新性地提出了鄰域自生種群算子，提高了PSO_RSF的全局搜索能力和局部搜索能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PSO_RSF能夠有效解決“度分布不變”的網(wǎng)絡(luò)魯棒性優(yōu)化問題；相比于初始網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)魯棒性有了明顯的提升，并且優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的“洋蔥”狀結(jié)

3、構(gòu)特征。
　?。?）通過對現(xiàn)實(shí)需求的分析，本文提出了“度分布可變”的網(wǎng)絡(luò)魯棒性優(yōu)化問題。針對該優(yōu)化問題，本文提出了基于密母算法（Memetic Algorithms，MAs）的網(wǎng)絡(luò)魯棒性優(yōu)化算法，MA_ROP（Memetic Algorithmfor Robustness Optimization Problem）。設(shè)計(jì)了有效的交叉、變異等操作算子實(shí)現(xiàn)種群的全局搜索。同時，針對每一代中的若干最優(yōu)個體，設(shè)計(jì)了啟發(fā)式爬山算法實(shí)現(xiàn)局部搜

4、索。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MA_ROP是一種有效且穩(wěn)定的算法，并且通過對優(yōu)化后網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，得出猜想：規(guī)則網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)魯棒性最高。
　?。?）文獻(xiàn)[1]提出了一種目前受到最廣泛關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)魯棒性評價標(biāo)準(zhǔn)R。根據(jù)已有的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究理論，本文結(jié)合了概率統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，在網(wǎng)絡(luò)受到惡意攻擊后，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行了理論推導(dǎo)，代替了現(xiàn)有評價標(biāo)準(zhǔn)R計(jì)算過程中的模擬統(tǒng)計(jì)步驟，提出了一種網(wǎng)絡(luò)魯棒性評價標(biāo)準(zhǔn)R的理論估計(jì)方法。通過在規(guī)則網(wǎng)絡(luò)、小世界網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)

5、網(wǎng)絡(luò)和無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)上的仿真測試結(jié)果表明，本文提出的理論估計(jì)方法可以有效地估計(jì)優(yōu)化后網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，并且從理論層面上證明了上一項(xiàng)工作的猜想是正確的。
　?。?）現(xiàn)實(shí)中的網(wǎng)絡(luò)存在一種更普遍的現(xiàn)象——在一段時期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)的攻擊者持續(xù)破壞網(wǎng)絡(luò)，而維護(hù)者盡最大努力對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修復(fù)。針對上述的動態(tài)問題，本文研究了基于動態(tài)攻擊/修復(fù)的迭代模型下的網(wǎng)絡(luò)魯棒性演變過程。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出，連接網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)介數(shù)最小的節(jié)點(diǎn)的修復(fù)策略能夠有效地維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的連通性