复杂网络上的传播和耦合动力学过程研究论文提纲.doc

复杂网络上的传播和耦合动力学过程研究论文提纲 复杂网络是近年来兴起的一门新兴交叉学科由于其研究对象的普遍性和多样性受到国内外众多学科研究人员的广泛关注在我们周围网络无处不在遍及自然界和人类社会任何一个复杂系统都可以抽象成为由相互作用的个体组成的网络其中个体抽象为网络节点个体间的相互作用抽象为网络连边其中广为人们熟知并具有代表性的网络包括互联网、万维网、铁路网、航空网、电力网、蛋白质相互作用网、新陈代谢网、基因调控网、神经网、人际关系网等等深入研究这些网络不仅对人们的工作和生活具有现实意义而且对了解自然界和社会的发展具有深远的科学和社会意义复杂网络研究关注个体之间的微观相互作用导致的系统的宏观现象和传统还原论方法不同复杂网络把整个系统作为研究对象专注于系统中个体的相互作用预言复杂系统丰富的整体行为包括自组织特性涌现等在科学高度发展的今天以整体的、网络的观点研究各种复杂现象已经成为科学研究的必然趋势复杂网络的研究已经渗透到自然科学和社会科学的各个方面突破了学科之间界限极大地推动了数学、物理、化学、生物学、信息工程和其它社会科学等多学科的交叉和发展因此复杂网络研究具有重大的理论价值研究复杂网络的最终目标是理解网络结构如何影响发生于网络上的各种动力学过程网络上的信息传播和网络上的耦合现象研究是其中非常重要的研究内容文献中大量的传播动力学和网络同步的论文包括网络上的病毒传播、信息传播、博弈过程和同步现象等从各自不同的角度研究复杂系统的特性根据当前国内外复杂网络的研究动态和发展趋势我们在网络上的信息流传播和网络的耦合同步现象的动力学过程方面做了比较系统的工作本文的主要工作如下：比较系统地研究了无标度网络上的信息传播动力学首次提出了基于局域拓扑信息路由策略的概念随着互联网等大型通讯网络的广泛应用网络规模变得越来越庞大网络结构也越来越复杂网络拥塞变得越来越普遍特别是网络的拓扑结构也在不断的变化之中这使得基于网络全局拓扑信息的传统路由策略遭受日益紧迫的存储和计算能力的压力不同于过去的基于网络全局拓扑信息的数据包路由规则我们提出了基于局域拓扑信息的数据包路由规则研究了系统中信息流从自由流态到阻塞流态的相变特性并以此特性为标准来刻画网络的总体通讯能力；研究了这些算法的各种时间和空间特性我们还发现适当地增加网络结构的拓扑信息量比如考虑网络节点次近邻信息可以极大地提高通讯网络的总体通讯能力在实际设计网络路由算法时可以在开销和性能之间取舍以便可以获得一个最优的解决方案我们的研究对于目前网络路由协议算法的优化以及新一代路由协议的设计有一定的指导意义相关的研究论文发表在PhysicalReviewE、EuropeanPhysicsJournalB、PhysicsLettersA等杂志上研究了无标度网络上的同步提出通过去耦合过程来提高网络的同步能力我们从网络体系拓扑结构出发对网络结构作一个微扰研究了网络的特征参量如平均最短距离、网络的最大介数等参量对网络同步能力的影响发现网络的最大介数和网络同步能力存在某种线性关系因而网络的最大介数在某种情况下(比如网络结构相似)是表征网络同步能力大小的一个最适宜的参量由于该方法简单易行在工程实践中可能有很大的潜在应用价值相关的研究论文发表在PhysicalReviewE上此外我们研究了地理约束因素对小世界网络上的同步现象影响实际的网络很多都是嵌入到一定的空间里的即网络中的节点占据着一维、二维或者三维空间的一个确定的位置它们的连边是某种实际的相互作用典型的实例包括神经网络、信息通讯网络、电力网络、交通网络(包括河流、机场、街道、铁路和公路)等等我们研究了一维和二维格子上由于地理约束所引起的耦合强度变化对网络同步能力的影响发现网络的同步能力不仅和空间距离而且和耦合强度都不是一个平凡的关系我们的研究表明空间距离的限制在网络的集体同步过程中起到非常重要的作用由于这类网络在国民经济和人民生活中占据着十分重要的位置对它们的研究不但是必要的而且是必须的相关的研究论文发表在PhysicalReviewE上我们发现网络上的信息传播和网络的耦合同步存在内在的联系通讯性能表现良好的网络其网络的同步能力也同样比较强我们分析了网络上信息传播和同步的关系同步的过程同时也是耦合信息传播的过程因此这两个看似无关的研究课题本质上是相关的过程分别从不同的方面反映了网络拓扑结构的影响 复杂网络是近年来兴起的一门新兴交叉学科由于其研究对象的普遍性和多样性受到国内外众多学科研究人员的广泛关注在我们周围网络无处不在遍及自然界和人类社会任何一个复杂系统都可以抽象成为由相互作用的个体组成的网络其中个体抽象为网络节点个体间的相互作用抽象为网络连边其中广为人们熟知并具有代表性的网络包括互联网、万维网、铁路网、航空网、电力网、蛋白质相互作用网、新陈代谢网、基因调控网、神经网、人际关系网等等深入研究这些网络不仅对人们的工作和生活具有现实意义而且对了解自然界和社会的发展具有深远的科学和社会意义复杂网络研究关注个体之间的微观相互作用导致的系统的宏观现象和传统还原论方法不同复杂网络把整个系统作为研究对象专注于系统中个体的相互作用预言复杂系统丰富的整体行为包括自组织特性涌现等在科学高度发展的今天以整体的、网络的观点研究各种复杂现象已经成为科学研究的必然趋势复杂网络的研究已经渗透到自然科学和社会科学的各个方面突破了学科之间界限极大地推动了数学、物理、化学、生物学、信息工程和其它社会科学等多学科的交叉和发展因此复杂网络研究具有重大的理论价值研究复杂网络的最终目标是理解网络结构如何影响发生于网络上的各种动力学过程网络上的信息传播和网络上的耦合现象研究是其中非常重要的研究内容文献中大量的传播动力学和网络同步的论文包括网络上的病毒传播、信息传播、博弈过程和同步现象等从各自不同的角度研究复杂系统的特性根据当前国内外复杂网络的研究动态和发展趋势我们在网络上的信息流传播和网络的耦合同步现象的动力学过程方面做了比较系统的工作本文的主要工作如下：比较系统地研究了无标度网络上的信息传播动力学首次提出了基于局域拓扑信息路由策略的概念随着互联网等大型通讯网络的广泛应用网络规模变得越来越庞大网络结构也越来越复杂网络拥塞变得越来越普遍特别是网络的拓扑结构也在不断的变化之中这使得基于网络全局拓扑信息的传统路由策略遭受日益紧迫的存储和计算能力的压力不同于过去的基于网络全局拓扑信息的数据包路由规则我们提出了基于局域拓扑信息的数据包路由规则研究了系统中信息流从自由流态到阻塞流态的相变特性并以此特性为标准来刻画网络的总体通讯能力；研究了这些算法的各种时间和空间特性我们还发现适当地增加网络结构的拓扑信息量比如考虑网络节点次近邻信息可以极大地提高通讯网络的总体通讯能力在实际设计网络路由算法时可以在开销和性能之间取舍以便可以获得一个最优的解决方案我们的研究对于目前网络路由协议算法的优化以及新一代路由协议的设计有一定的指导意义相关的研究论文发表在PhysicalReviewE、EuropeanPhysicsJournalB、PhysicsLettersA等杂志上研究了无标度网络上的同步提出通过去耦合过程来提高网络的同步能力我们从网络体系拓扑结构出发对网络结构作一个微扰研究了网络的特征参量如平均最短距离、网络的最大介数等参量对网络同步能力的影响发现网络的最大介数和网络同步能力存在某种线性关系因而网络的最大介数在某种情况下(比如网络结构相似)是表征网络同步能力大小的一个最适宜的参量由于该方法简单易行在工程实践中可能有很大的潜在应用价值相关的研究论文发表在PhysicalReviewE上此外我们研究了地理约束因素对小世界网络上的同步现象影响实际的网络很多都是嵌入到一定的空间里的即网络中的节点占据着一维、二维或者三维空间的一个确定的位置它们的连边是某种实际的相互作用典型的实例包括神经网络、信息通讯网络、电力网络、交通网络(包括河流、机场、街道、铁路和公路)等等我们研究了一维和二维格子上由于地理约束所引起的耦合强度变化对网络同步能力的影响发现网络的同步能力不仅和空间距离而且和耦合强度都不是一个平凡的关系我们的研究表明空间距离的限制在网络的集体同步过程中起到非常重要的作用由于这类网络在国民经济和人民生活中占据着十分重要