協(xié)作網(wǎng)絡(luò)演化動力學(xué)模型研究.pdf

1、現(xiàn)實中，由個體間通過自發(fā)調(diào)整協(xié)作關(guān)系而形成的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)（如科研協(xié)作網(wǎng)絡(luò)、開源軟件開發(fā)者網(wǎng)絡(luò)等）在求解復(fù)雜社會經(jīng)濟(jì)問題方面具有個體難以比擬的優(yōu)勢。大量實證研究表明這類協(xié)作網(wǎng)絡(luò)求解復(fù)雜問題的能力同其成員間不斷協(xié)調(diào)的過程，以及所引發(fā)宏觀網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與演化過程密切相關(guān)，并且往往具有顯著的社區(qū)結(jié)構(gòu)與小世界特征。然而，雖然在過去的二十余年學(xué)界針對協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的社區(qū)與小世界結(jié)構(gòu)的形成及演化開展了大量研究，但迄今人們對于協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的多社區(qū)小世界結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理及演

2、化規(guī)律的認(rèn)識還有待進(jìn)一步深化。特別是，對于多社區(qū)小世界網(wǎng)絡(luò)的形成，目前學(xué)界主要?dú)w因于社會資本視角下的結(jié)構(gòu)鑲嵌與結(jié)構(gòu)洞兩種協(xié)作關(guān)系形成機(jī)制的組合;而另有實證研究表明協(xié)作關(guān)系的建立與個體基于屬性狀態(tài)相似性（或差異性）的傾向性交互密切相關(guān)。本文認(rèn)為個體基于屬性狀態(tài)相似性（或差異性）的傾向性交互對于協(xié)作關(guān)系的形成，繼而促使協(xié)作網(wǎng)中絡(luò)多社區(qū)小世界狀態(tài)涌現(xiàn)的作用不應(yīng)忽視，尤其是Homophily、Heterophily、以及社會學(xué)習(xí)機(jī)制共同作用下協(xié)

3、作網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及演化問題還值得進(jìn)一步探討。因此，在對已有相關(guān)研究進(jìn)行梳理的基礎(chǔ)上，本文采用動力學(xué)模型研究與數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方式，對上述三種機(jī)制下協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及演化進(jìn)行了考察。
　　首先，本文檢測了結(jié)構(gòu)鑲嵌與結(jié)構(gòu)洞機(jī)制對于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成的作用，并得出這兩種機(jī)制下模型生成網(wǎng)絡(luò)難以形成穩(wěn)定的小世界狀態(tài)，且不具有顯著的社區(qū)結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，本文構(gòu)建了基于Homophily、Heterophily、以及社會學(xué)習(xí)機(jī)制的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)演化動力學(xué)模型，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)

4、模恒定的情景下，對這三種機(jī)制與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成之間的關(guān)系進(jìn)行了全面的考察。數(shù)值實驗結(jié)果顯示，Homophily機(jī)制促使相似個體匯聚，繼而形成社區(qū)結(jié)構(gòu);Heterophily機(jī)制引發(fā)跨社區(qū)連接的建立;社會學(xué)習(xí)促使相似個體屬性狀態(tài)趨同，導(dǎo)致由相似個體構(gòu)成的社區(qū)內(nèi)部邊密度增大，對社區(qū)結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)化作用。因此，在這三種機(jī)制的共同作用下，特別是Homophily與Heterophily機(jī)制的一定組合下，模型生成網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出穩(wěn)定的多社區(qū)小世界狀態(tài)，這一結(jié)果

5、在填補(bǔ)了現(xiàn)有研究對于這些機(jī)制缺乏綜合性探討的同時，從個體基于屬性狀態(tài)相似性（或差異性）的傾向性交互視角闡明了協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中多社區(qū)小世界結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理。
　　其次，在明確了Homophily、Heterophily、以及社會學(xué)習(xí)機(jī)制對于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成不同作用的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步構(gòu)建了基于Homophily與Heterophily組合機(jī)制的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)演化動力學(xué)模型，研究了在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷增長的情景下模型生成網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及演化過程。研究結(jié)果表明，在

6、模型生成網(wǎng)絡(luò)由分散狀態(tài)逐漸匯聚為“中央—邊緣”結(jié)構(gòu)的演化過程中，可根據(jù)“中央”（最大連通子圖）的結(jié)構(gòu)變化將模型生成網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)依次區(qū)分為分散網(wǎng)絡(luò)、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、以及多社區(qū)小世界網(wǎng)絡(luò)三種狀態(tài)。這一結(jié)果不僅彌補(bǔ)了相關(guān)工作中對于協(xié)作網(wǎng)絡(luò)演化規(guī)律缺少明確理論研究的不足，也對協(xié)作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及演化相關(guān)理論的完善具有推動作用。
　　最后，本文將“合作演化”與“復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)”研究領(lǐng)域的合著網(wǎng)絡(luò)、以及Linux內(nèi)核開發(fā)參與者網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)實協(xié)作網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析實例，對

7、其結(jié)構(gòu)及演化過程進(jìn)行了考察。分析結(jié)果顯示所選取的三個現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)均存在由分散到匯聚為“中央—邊緣”結(jié)構(gòu)的演化過程，并且各自的最大連通子圖均會由一個小規(guī)模的聚簇逐漸形成一種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，最終演化為兼具多社區(qū)小世界結(jié)構(gòu)與層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，相應(yīng)三個現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)在演化過程中依次呈現(xiàn)出分散網(wǎng)絡(luò)、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、以及多社區(qū)小世界網(wǎng)絡(luò)三種不同的狀態(tài)。這一結(jié)果不僅說明本文所考察的這類協(xié)作網(wǎng)絡(luò)可能具有共性的結(jié)構(gòu)特征與演化模式，同時也是對已有數(shù)據(jù)分析工作的很好補(bǔ)充。進(jìn)而，數(shù)據(jù)