復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)挖掘及其對傳播動力學(xué)的影響.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展使得各類真實數(shù)據(jù)的可獲取性大幅提升，科學(xué)研究逐漸步入數(shù)據(jù)時代。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論作為數(shù)據(jù)分析的一種新工具，它是將現(xiàn)實生活中的真實復(fù)雜系統(tǒng)抽象成由相互連接的節(jié)點所組成的網(wǎng)絡(luò)，然后綜合運用計算機、數(shù)學(xué)、物理、社會學(xué)等多學(xué)科的理論來分析網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能，并挖掘真實系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)律。許多真實系統(tǒng)都能抽象成網(wǎng)絡(luò)，譬如社交網(wǎng)絡(luò)、生物網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的逐漸成熟為這些真實系統(tǒng)的相關(guān)研究提供了一種新思路。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)相關(guān)研究不僅具有深

2、遠(yuǎn)的理論意義，而且有重要的實際應(yīng)用價值，同時還能促進(jìn)多學(xué)科的交叉發(fā)展。
　　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是我們深入理解復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)功能和規(guī)律的重要途徑，本文工作主要圍繞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)展開。依次關(guān)注于網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)結(jié)構(gòu)的分析、網(wǎng)絡(luò)動態(tài)結(jié)構(gòu)的分析以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對傳播動力學(xué)過程的影響，其中網(wǎng)絡(luò)動態(tài)結(jié)構(gòu)的分析包括從無到有的演化建模、從現(xiàn)在到未來的鏈路預(yù)測。本文主要內(nèi)容具體如下：
　　食譜網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)分析及演化建模：以往針對飲食文化的相關(guān)研究大都缺乏數(shù)據(jù)的定量化支撐，本文定

3、量分析了中國飲食文化的形成和演變并構(gòu)建了演化模型。我們首先從美食杰網(wǎng)站爬取了中國食譜數(shù)據(jù)，并基于該數(shù)據(jù)抽象出了一個食譜網(wǎng)絡(luò)。然后通過對菜系所在地年平均溫度差、菜系所在地的球面距離以及菜系間相似度進(jìn)行深入地關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果顯示地域間的溝通交流在很大程度上影響著飲食文化的形成和演變。最后，本文基于“學(xué)習(xí)-變異”機制構(gòu)建了一個能夠較好地重現(xiàn)食譜網(wǎng)絡(luò)大部分重要特征的演化模型。該研究成果不僅能夠為飲食文化的進(jìn)一步研究提供理論框架，而且能為社會科學(xué)的

4、分析、演化及建模提供理論借鑒。
　　基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化的鏈路預(yù)測算法研究：(1)針對無向網(wǎng)絡(luò)中的冷邊預(yù)測問題，本文通過調(diào)節(jié)邊流行度權(quán)重的方式，設(shè)計了一種能夠?qū)⒗溥叺念A(yù)測準(zhǔn)確率提高約10％的改進(jìn)算法，該算法緩解了鏈路預(yù)測中的冷啟動問題；(2)針對許多預(yù)測算法過度強調(diào)準(zhǔn)確率而忽略多樣性的問題，本文通過借鑒熱傳導(dǎo)思想以及與局部隨機游走算法耦合的方式，設(shè)計了一種在不降低預(yù)測準(zhǔn)確率的前提下能將多樣性平均提高32%的混合算法，該算法在一定程度上

5、緩解了準(zhǔn)確率和多樣性不可兼得的困境；(3)目前基于有向網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)測算法研究還稍顯匱乏，本文基于子圖結(jié)構(gòu)設(shè)計了一種準(zhǔn)確率能達(dá)到90%左右的預(yù)測算法。這些研究成果能廣泛適用于很多真實場景，具有較高的實際應(yīng)用價值。
　　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對傳播動力學(xué)過程的影響：(1)基于簡單傳播模型，本文借鑒滲流理論的思路，比較了互惠邊和非互惠邊對傳播過程的影響。結(jié)果顯示相對于非互惠邊，等量互惠邊對于簡單傳播的廣度有著更重要的作用，而且本文從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連通性的角

6、度解釋了以上現(xiàn)象；(2)基于復(fù)雜傳播模型，本文研究了度異質(zhì)性和邊權(quán)重異質(zhì)性對傳播過程的影響。結(jié)果顯示在具有異質(zhì)度分布的網(wǎng)絡(luò)中，最終感染節(jié)點比例隨著感染概率呈現(xiàn)連續(xù)性增長，然而對于具有同質(zhì)度分布的網(wǎng)絡(luò)，最終感染節(jié)點比例則隨著感染概率呈現(xiàn)非連續(xù)性增長。另外，當(dāng)感染概率比較小（大）時，增大度分布的異質(zhì)性可以促進(jìn)（阻礙）最終感染節(jié)點比例。與之不同的是，邊的權(quán)重分布的異質(zhì)性能夠阻礙最終感染節(jié)點比例，但是不改變最終感染節(jié)點比例隨感染概率的依賴關(guān)系。