22.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模的仿真與應(yīng)用研究

1、博士學(xué)位論文復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模的仿真與應(yīng)用研究SimulationandApplicationResearchesonComplexNetworksModeling學(xué)號(hào)：10902061完成日期：窒Q!墨生旦旦大連理工大學(xué)DaliaIlUniversityofTechnology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要近年來，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的理論和實(shí)證研究，對(duì)于揭示復(fù)雜系統(tǒng)的復(fù)雜性提供了一個(gè)重要的手段。在理論研究中，結(jié)合真實(shí)系統(tǒng)的性質(zhì)形象直觀的進(jìn)行復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模

2、，對(duì)于深入了解復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的形成過程和不同節(jié)點(diǎn)間的相互關(guān)系，捕捉網(wǎng)絡(luò)演化微觀機(jī)制和動(dòng)態(tài)特性具有重要的意義；在實(shí)踐研究中，構(gòu)造符合自身特性的理論模型以及針對(duì)不同的需求實(shí)證分析真實(shí)系統(tǒng)內(nèi)在的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，對(duì)于揭示現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的形成及演化機(jī)制，提高復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)需求的應(yīng)用能力是非常重要的。因此，本文從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模和應(yīng)用兩個(gè)角度進(jìn)行理論與實(shí)踐研究。對(duì)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模，以圖論為基礎(chǔ)，結(jié)合真實(shí)系統(tǒng)的隨機(jī)性和確定性，分別利用不同的建模算法對(duì)小世界

3、網(wǎng)絡(luò)和無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩缘挠?jì)算解析網(wǎng)絡(luò)模型的特性。對(duì)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，以腦記憶功能網(wǎng)絡(luò)和公交網(wǎng)絡(luò)為例，首先建立相應(yīng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，其次解析計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋵傩裕缓罄脤?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型實(shí)證分析，最后結(jié)合不同的需求進(jìn)行復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：1、對(duì)于小世界網(wǎng)絡(luò)，利用確定性建模的方式，根據(jù)三角形內(nèi)外迭代算法不斷增長(zhǎng)，建立了一個(gè)小世界網(wǎng)絡(luò)模型，解析計(jì)算主要拓?fù)鋵傩园l(fā)現(xiàn)，模型具有較短的平均路徑長(zhǎng)度和較大的聚類系數(shù)，而

4、網(wǎng)絡(luò)度分布服從指數(shù)分布說明網(wǎng)絡(luò)模型同時(shí)具有隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)。對(duì)于無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)和擇優(yōu)連邊機(jī)制的基礎(chǔ)上，引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和反擇優(yōu)刪除連邊機(jī)制，根據(jù)優(yōu)化算法建立了一個(gè)無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型，解析計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的度分布發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的冪律指數(shù)大于1，l到2為亞標(biāo)度，2到3為無標(biāo)度，大于3只在理論上存在，說明模型對(duì)應(yīng)更廣泛的實(shí)際系統(tǒng)，適用性更強(qiáng)。2、通過確定性的方式，利用元記憶的定義抽象神經(jīng)元和腦區(qū)為內(nèi)模和外模節(jié)點(diǎn)，根據(jù)記憶的信息處理過程提出了構(gòu)造算法和檢

5、索算法，建立了腦記憶功能雙模結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩缘姆治霭l(fā)現(xiàn)，雙模記憶網(wǎng)絡(luò)具有較短的平均路徑長(zhǎng)度和較大的聚類系數(shù)，屬于小世界網(wǎng)絡(luò)，數(shù)值模擬的結(jié)果驗(yàn)證了算法及模型的有效性。3、以公交站點(diǎn)和公交線路為節(jié)點(diǎn)，建立了公交站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、公交換乘網(wǎng)絡(luò)和公交線路網(wǎng)絡(luò)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解析計(jì)算了三種網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)拓?fù)涮匦?，根?jù)模型結(jié)果的不同以及與實(shí)際系統(tǒng)特征表現(xiàn)出的不相符，利用網(wǎng)絡(luò)去噪和建立虛擬節(jié)點(diǎn)的方式提出了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，應(yīng)用于患者就醫(yī)靜態(tài)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)