【《复杂网络概述》2200字】

复杂网络概述复杂网络顾名思义是具有高度复杂性的网络，是复杂系统的抽象，具有自组织、自相似、自吸引、小世界等性质。在现实世界中通过对交通网络、电力网络、生物网络、和社会网络等网络的研究可以揭示社会交通、电力科学、生命科学、和社会学等不同学科的发展规律以及趋势，这些都是复杂网络研究的应用方向。而且在日常生活中也会出现复杂网络，由于人与人、人与物、物与物、处处存在着千丝万缕的联系，比如一个人通过一个物品，再由这个物品与其他物品或者其他人之间的联系，可以发现这个人与其他人或事物之间的关系，同样的，人们在网上购物的频率、种类、价格等，由此可以分析出该人的喜好等，类似的问题在生活中还有很多，看似这些问题相互之间都没有什么联系，但是这些问题的根本都源于人们生活的圈子，也是一个生活的复杂网络。复杂网络研究的目的是研究网络结构之间的关系共性及其处理的通用方法，复杂网络的复杂性不仅在于其庞大的规模和复杂的结构，还在于其时空动态的复杂性和行为的复杂性，了解这些复杂的相互作用网络的结构已经成为21世纪生命科学的关键研究课题和挑战之一。1.1复杂网络概述不同于以往只针对特定类型网络进行研究的学科，复杂网络中各种类型网络之间的共性、普适性规律和处理它们的普适性方法成为当前的研究重点。复杂网络的发展从刚开始的单一领域内的研究到如今的多学科内容的交互研究，涉及到的研究领域越来越多，充分展现了复杂网络研究在跨学科领域研究的重要性。如图2-1为社交网络的网络示意图。图2-1社交网络示意图因为复杂网络本身具有的一些特性，使得研究复杂网络的难度比较高，比如研究某领域复杂网络时，其中节点之间的连接情况比较复杂，网络结构也处于随时间不断变化的状态，网络中的节点和边缘随着时间的推移不断出现和消失；除了节点问题，还有节点之间的边关系，网络中节点间的边也存在有向边和无向边的问题，不同边关系也会存在不同的权重比例，而且在研究复杂网络的过程中，不仅要注意一个网络内部的影响因素，也可能会受到其他网络所带来的的衍射影响，以上问题都为复杂网络的研究带来了很大的困难。1.2同质网络对复杂系统进行比较简单的抽象所得到一种网络结构，在该网络结构中只存在一种类型的实体，也就是说当网络中的结点类型数量|A|=1且边类型数量|R|=1时，具有这种结构特性的网络称之为同质网络，下图2.2是一个同质网络示意图。图2-2同质网络图中，以带有数字标号的节点代表网络中的实体，以连接各个节点之间的直线边作为实体之间的联系。从图中可以看到网络的节点和边都是同种类型的，这些同种类型的节点和边构成了一个同质网络。1.3异质网络在当前以互联网为背景的时代下，人们生活中的绝大部分问题都是相互联系的，相互影响的。基于常规个体样本属性的数据挖掘算法一般是经过实验发现个体中的潜在模式，但是这些潜在模式都是根据相互独立的样本得到的，并没有考虑到各个样本之间的联系，从而就会造成某些语义的缺失，然而，在处理具有现实意义的问题时，这些具有关系的数据信息往往会对最终的结构造成比较大的影响，因此，在近些年对链接的挖掘技术进行了深入的研究并且取得了很大的进步，经过不断的发展与完善，最终形成了新的数据挖掘研究领域。同时，在现实世界中，复杂网络涵盖了各行各业，相同领域内的不同个体，不同领域间的相同个体，不同个体，以及各个研究领域之间的关系都是需要探索研究的重要内容，针对异质网络的发掘技术是非常必要且有意义的。文献[22]中对于异质网络给出的定义是：在对一个信息网络来看，当网络中的结点类型数量∣A∣>1或边类型数量∣R∣>1时，具有这样特性的信息网络就被称为异质网络。比如：论文引用网络中有论文，期刊，作者等不同类型的节点，不同类型的关系有作者与论文之间的著作关系，论文与期刊之间的发表关系等，这些不同类型的节点与关系就构成了一个异质网络。如图2-3就是一个异质网络：（a）网络实例 （b）网络模式图2-3异质网络图2-3(a)是一个由科技文献数据构成的典型异质信息网络实例。该网络包含三种类型的对象：论文、会议和作者，每篇论文通过作者著作论文关系，然后论文与会议之间的发表关系，从而构成作者与会议之间的关系，侧面可以得到该作者的研究领域。图2-3(b)是该网络的网络模式，描述了文献网络包含其内部不同属性会议、论文、作者以及它们之间的相应关系比如：发表/被发表、出版/被出版、引用/被引用，根据这些不同节点以及节点之间的关系可以发掘出来更加能够体现真实世界的有效信息。另一方面，也有学者将异质网络分为多模网络与多维网络两大类。多模网络是指一个网络中存在的节点类型不一，多模也指多类型的意思，每种类型的节点代表一模。图2-4展示了一个简单的多模网络，这个网络选自经典的DBLP数据集的部分节点所形成的。从该图中可以看到，节点类型有三种，分别是会议、论文、领域，而不同类型的结点之间存着着不同的关系，因此，这就是多模网络的表现形式。图2-4多模网络多模网络所针对的是网络中的节点类型，多维网络则研究的对象就是网络中节点之间的边关系，多维的意思也就是说网络中的节点之间存在着大量不同类型的节点，一维即指节点间的一种边关系。所以相较于多模网络来说，多维网络更加关注结点之间的联系。现实世界中，许多研究工作点都是针对单模网