复杂网络理论

摘要： 确定各种人为因素对水利工程风险系统的影响可降低水利工程风险率。根据已有事故数据,采用模糊认知图理论建立水利工程事故风险致因网络模型,确定各个风险因素之间的关系,并利用复杂网络理论中节点的度、路径的平均长度、网络模型的直径、聚类系数、中介中心性等网络分析指标分析整个风险网络,确定风险系统中的关键因素及各因素的影响关系。结果表明:直觉与决策差错、人员素质、操作违规是影响整个水利工程风险系统主要的因素;直觉与决策差错因素受到水利工程风险因素系统中多个风险因素的影响,在整个水利工程中致因网络结构中风险率较高,应从源头上防范该因素在水利工程风险体系中的影响;复杂网络理论可以有效地对水利工程建设过程整个风险系统进行分析,具有一定的适用性。

摘要： 为满足电力系统实际运行中对关键线路重点监测的需要,提出线路的潮流介数用于电网关键线路辨识。辨识方法基于复杂网络介数理论,结合电网线路负载率大小、支路潮流追踪以及各发电机与负荷之间的功率传输分布因子构建介数指标,能够有效量化电网线路在发电机和负荷之间的功率传输过程中的作用,物理背景符合电网实际特点。新英格兰39节点系统的仿真结果表明:潮流介数较大的线路往往为具有较高N-1热稳定风险的线路,验证了潮流介数在电网关键线路辨识中的准确性和有效性。

摘要： 集装箱班轮运输具有定港挂靠的特点,单个港口的失效容易发生连锁反应,进而对整个海运网络产生影响。为研究全球集装箱海运网络的脆弱性,根据全球运力前10班轮公司的航线数据构建全球集装箱海运网络,运用复杂网络理论在分析海运网络拓扑结构特征的基础上,模拟了集装箱海运网络在港口随机故障和蓄意攻击两种模式下的海运网络平均度、集聚系数、最大连通子图以及平均距离等特征参数的变化情况。同时针对贝鲁特港爆炸事件,分析了该港口关闭对全球集装箱海运网络的影响。结果显示:集装箱海运网络在面对蓄意攻击时具有更大的脆弱性,贝鲁特港爆炸事件对海运网络的局部区域产生了较大影响。

摘要： 利用复杂网络理论,研究城市反恐怖行动中,军警等多方反恐怖分队作战的协同关系,以G市反恐怖演练为背景,应用树状网络、WS小世界网络和无标度网络分别构建联合反恐怖行动分队间无协同的传统结构模型、仅情报共享的信息融合结构模型、仅突击手协同的火力协同结构模型和情报共享+突击手协同的一体化结构模型,分析城市反恐怖行动模型的静态特性指标和网络化效能系数,对比四种模型的作战效能,为提升城市反恐怖实战中军警联合处置任务能力提供保障。

摘要： 确定杂货码头事故致因因素及其相互关系,是预防杂货码头企业生产安全事故的关键。本文针对某杂货码头企业在2018-2020年的76起生产安全事故案例,运用事件链法、复杂网络理论开展事故致因因素及致因网络研究,主要获得如下结论:统计确定杂货码头企业的8类安全事故,并将提取的事故致因因素划分为人因、设备设施、环境、管理4类,获得70项事件链并构建出杂货码头生产安全事故致因网络模型;在事故预防中应加强对Hub节点的安全管理,其中“安全意识淡薄”“违章操作”“站位不当”“观察工作环境不到位”是影响事故发生的关键因素;针对“机损事故”和“起重伤害”2类典型事故,人因层和设备设施层的致因因素均起到关键作用,应加强人员安全教育与技能培训以及机械装备的检查、维护与更新,以提升杂货码头企业安全水平。

摘要： [目的]分析新冠肺炎疫情时期社会组织间的主要行为及联系,探索其在应对突发公共卫生事件方面起到的对政府行为的补充作用。[方法]以“疫情、企业”“疫情、商会”“疫情、公益组织”等为关键词的微博公开数据为数据源,基于复杂网络理论构建社会组织协同主体网络、社会组织协同主体-行为二模网络,并利用Gephi软件进行可视化及网络特征分析。[结果]营利组织-非营利组织协同主体网络共有475个节点,313条边,平均路径长度为1.037,网络直径为3,图密度为0.001;营利组织协同主体网络共有98个节点,90条边,平均路径长度为1,网络直径为2,图密度为0.009;非营利组织协同主体网络共有660个节点,552条边,平均路径长度为1.032,网络直径为2,图密度为0.001;非营利组织协同主体-行为网络的网络直径为10,平均路径长度为3.376,图密度为0.009,主要行为包括捐款捐物、开展疫情防控工作、病毒消杀等;营利组织协同主体-行为网络的网络直径为12,平均路径长度为4.076,图密度为0.011,主要行为包括捐款捐物、疫情防控工作、复工复产等。[结论]疫情防控期间部分组织间、组织与政府间形成了长效机制;基层社会组织在此次新冠疫情期间组织间传输效率较高,但社会组织间缺乏联系,组织紧密度有待提高;社会组织因自身优势的不同,在新冠疫情期间的主要行为有所差异,但是行为种类大多局限且固定,容易造成资源过分集中、浪费,应加强专业领域能力,提供更为专业化、多样化的服务。

摘要： 重要节点对网络的影响非常大,极少数的重要节点就能使网络崩溃。在电力信息耦合网络中,不仅可以根据重要节点的顺序对其进行保护来减小网络的损失,还能在电力信息耦合网络崩溃后通过重要节点的顺序对网络进行恢复,所以识别重要节点有着非常重要的意义。针对此问题,结合电力信息耦合网络中两网络不同的特性,考虑电力网和通信网的互相影响,借鉴复杂网络理论,提出一种基于信息熵的重要节点识别方法,以网络效率相对值、网络受损程度为衡量指标,在静态和动态攻击下对重要节点方法进行验证,并用渗流理论对级联失效过程进行分析。以IEEE30、IEEE118节点系统对应的电力信息耦合网络为例,验证了该方法的有效性及优越性,为研究不同节点之间的相互作用提供了思路。

摘要： 针对当前已有重要性度量研究的局限性,提出一种基于复杂网络和依赖关系的机电系统中零部件重要性度量方法,该方法结合了机电系统零部件在系统中的功能角色及其在复杂网络中的拓扑位置.首先,探索了机电系统中零部件之间的依赖关系的表示和计算方法.其次,将机电系统中的零部件建模为有向加权依赖复杂网络(FDN),其中,点权由零部件在系统中的功能角色及其在复杂网络中的拓扑位置共同确定,而边权由零部件之间的依赖强度表示.考虑到PageRank算法无法计算零部件之间的依赖强度,在PageRank算法的基础上提出一种IPIM算法,该方法结合复杂网络的点权和边权,并考虑了机电系统中邻居零部件的重要性.最后,通过实例验证了所提方法的准确性,该方法能够有效地确定机电系统中零部件的重要性.

摘要： 为探究高速铁路列控系统设备风险源因素之间的相互关系与重要性,分析高速铁路列控系统设备的风险源因素。基于复杂网络理论,运用DEMATEL方法,针对高速铁路培训教材以及调试、日常运营中出现的10类主风险源、80个具体风险源,构建高速铁路列控系统风险源因素模型,分析高速铁路列控系统设备各风险源因素间的相关性,并对各风险源因素的影响力进行排序,从而找出关键风险源。通过对中心度、原因度、节点度等方面的计算,获取到区间信号机状态错误等22个有较强致因效果的致因要素、设备易受干扰风险等14个有较强致因功能的要素,再综合致因作用和致因功能,提取出10个高速铁路列控系统设备事故关键风险源因素,最后根据关键风险源因素提出更有针对性的建议和措施。

摘要： 文章首先通过文献梳理和专家访谈的方式分析了跨境电商供应链干扰体系,构建了跨境电商供应链干扰网络模型;然后从小世界网络、无标度网络和节点中心化三个方面揭示干扰网络拓扑结构;最后提出随机免疫策略和蓄意免疫策略,并对免疫效果进行动态仿真分析。研究结果表明:蓄意免疫策略的效果优于随机免疫策略,而在蓄意免疫策略中,节点介数中心化策略效果和节点度中心化策略效果较好;国际贸易摩擦、跨境商品配送延迟和跨境物流时效低对网络效率影响较大。

摘要： 基于复杂网络理论和2018年以国家和机场为节点的"一带一路"航空网络样本,借助Arc-GIS、Ucinet、SPSS等软件,对"一带一路"航空网络结构进行研究.研究结果表明:(1)"一带一路"机场航空网络具有无标度和小世界特性;(2)"一带一路"机场航空网络具有中心性的层级结构;(3)"一带一路"国家航空网络度值、聚类系数空间分布呈现负相关;(4)加权国家航空网络具有"核心-边缘"结构,中国、泰国、俄罗斯处于核心地位.

摘要： 根据复杂网络理论,对中国民航网络、高铁网络以及宜兴市公共自行车网络进行度分布、聚集系数分布以及度与聚集系数的关系分析,并基于分析结果对这三种网络的特征进行对比分析.分析结果表明:民航网络为“双段”幂律分布,高铁网络为双峰对数正态分布,公共自行车网络为正态分布;聚集系数分布对三种交通网络的集团化和层次化认识起到重要作用,而度与聚集系数分布关系表明民航网络空间结构是明显区别于高铁网络和公共自行车网络,这对于不同网络的存在形成机制原因分析具有重要参考意义.

摘要： 精确与重复打击已成为防护工程的现实威胁,对以"埋深"、"抗力"为主要设计理念的防护工程造成了巨大的挑战,尤其是作为防护工程薄弱部位的口部,很难抗精确重复打击.鉴于工程口部在防护工程中的重要性,为了实现防护工程口部在精确重复打击条件下的有效防护,在现有的毁伤防护体系的基础上,引入复杂网络理论的相关概念,构建综合考虑工程体系的物理连通性和攻方行为的智能性的防护工程口部毁伤恢复力评估框架,实现防护工程口部毁伤恢复力的综合评估.本文首先简要介绍了防护工程口部的功能与作用,并对美军打击方式变化对口部造成的威胁进行了分析.在此基础上,结合国内外对恢复力概念的研究现状以及现有防护工程口部防护的常规思路与措施,运用复杂网络理论的相关概念对特定攻击模式下体系毁伤恢复力的变化规律进行量化评估,并提出相关的恢复力提升措施及对策,为后续防护工程口部设计提供借鉴与参考.

摘要： 本文提出了一种基于复杂网络理论的受端电网分层分区方法,采用社团网络分区中的Normal矩阵谱平分法,结合K-means聚类算法形成备选分层分区方案,保证了同层区电网内紧密的电气联系.同时,将模块度指标和无功储备校核法引入分层分区算法流程中,使备选结果满足实际电网对电气距离及电能质量的要求.rn 另外,为了从备选方案中选取较优的分层分区方案,在建立分层分区综合评价指标体系的基础上,将灰色关联序分析法与层次分析法相结合,形成层次分析-灰色关联组合权重分析法,使电网分层分区结果更客观,更可信.采用IEEE 39节点标准测试系统对所提分层分区方法的可行性和效率进行仿真计算和验证.分析表明,该方法能够快速有效地获取合理的分层分区方案,为电网分层分区工程实践提供理论支撑.

摘要： 以现代为主导的城市空间设计,推崇城市秩序下的简单功能主义,抹杀了城市的多样性和复杂性,城市的原有风貌被改变和破坏,人际文化氛围的缺失和传统建筑空间形式的丧失使得城市像一个没有生机的机器,毁灭了城市的活力.塑造新时代中国城市建筑特色风貌,成为现如今城市发展的目标.本论文通过复杂网络理论对传统北京四合院,恭王府空间布局以及南锣鼓巷肌理的空间概念为基础建立UCINET模型,对群聚系数,度中心度、中间中心度参数并进行量化分析,从中提炼出北方传统院落空间及街巷空间的特质.在整体上化整为零,采用9×9模数化迭代,使得新的公共功能通过GEPHI模型的一整套编码后的空间逻辑来实现多功能综合体的空间布局.院落式的轴线布局与重构的庭院空间相互串联,达到胡同街区生活化、现代化、互动化的目标.内部景观空间、生态特性及社会文化活动在时间和空间上相协调,达到景现空间的优化,建立功能良好的资源格局.

摘要： 演化模型研究是运用复杂网络理论开展卫星通信网建模的重要内容.在网络特性分析基础上,考虑网络节点的多类型、确定性连接方式、空间位置以及通信能力等因素对网络结构的影响,提出了卫星通信网网络演化模型,并利用连续场理论解析证明了卫星通信网节点度在k≥2时满足幂律分布,最后通过仿真实例验证了网络演化模型的正确性,且分析得出卫星通信网平均聚集系数极小.

摘要： 结合复杂网络基本特性与电力系统潮流计算的内容,提出基于最短路径期望的节点重要程度的概念,找出电力网络内关键性发电机节点.采用基于节点重要程度加权的方法,根据同步控制策略对加权后网络进行牵制自适应控制,实现电网内各发电机转速的同步.以水轮发电机为例,将复杂网络同步控制策略与基于节点重要程度加权的方法应用到发电机的四阶动态模型中.设计单变量自适应控制器,对电网中的关键性节点进行牵制控制,使电网中的各发电机节点转速达到同步.通过Matlab仿真得出控制关键节点与非关键节点时,各发电机转速变化的特性曲线,分析验证了基于节点重要程度加权后,各发电机同步转速误差的变化.

摘要： 对于信息化战争体系对抗特性的认识和研究，我国军队始于20世纪90年代初的海湾战争,经过20余年我国军队军事理论研究人员和广大科技工作者的艰辛探索,至今无论从理论还是从实践两方面都有了长足的进步、取得了巨大成绩.但尽管如此,发现的问题远比解决的问题多许多,大量亟待研究攻克的难题无处不在.本文从复杂网络视角,对体系对抗的基本特征和规律进行理论研究,结合作者过去多年的建模仿真实践,对基于复杂网络的体系对抗建模与仿真理论与方法进行系统总结,最后,对体系对抗建模仿真的未来前景进行了分析.

摘要： 基于多相流实验系统传感器观测数据,提出了多相流流型复杂网络、流体动力学复杂网络、流体结构复杂网络和多元递归复杂网络等模型,并将其成功地应用于气液/油水两相流和油气水三相流非线性动力学演化机制探索.作为一个全新而有效的复杂系统动力学行为研究工具,复杂网络理论不仅可以挖掘包含在非线性时间序列中的重要流体物理动力学特性,同时也可用于其它复杂非线性动力学系统研究,如涌现、突变、聚并等重要物理现象研究.

摘要： 采取何种指挥控制结构,是网络时代指控重点思考的问题.本文基于复杂性科学进行指控结构作战试验,分析、验证不同指控概念.方法基于复杂网络和复杂适应系统技术构建指控试验台,针对典型网络指控结构,一方面,通过选取复杂网络指标进行"静态切片"分析;另一方面,通过人工战场涌现出作战态势进行"动态推演"分析,两者结合探索指控结构及其体系作战效能.方法能解决传统指控试验关注流程和实体,忽略关系和结构的缺点,可取得较好的效果.方法对于我军信息化条件下体系对抗试验的实施有很好的参考意义和实用价值.

摘要： 本发明属于空中交通网络分析技术领域，具体涉及一种基于复杂网络理论的空中交通网络脆弱性分析系统，其包括：构建模块，构建空中交通相依网络并获取空中交通相依网络的特性；以及分析模块，根据空中交通相依网络进行脆弱性分析，将空中交通网络中相关联的子网络（机场、航路和管制扇区）统一起来，对其复杂的网络属性进行深入探究，然后按照空中交通管理规则，借助于复杂网络理论构建空中交通相依网络的模型分析研究网络的脆弱性并给出合理的优化建议。

摘要： 本发明涉及一种基于复杂网络理论的水声传感器网络信任模型更新方法，其步骤包括：首先，通过定义水下感知节点之间的连接概率，反映水下环境对节点通信的影响；其次，复杂网络理论，定义关键节点，提升网络应对不同攻击的能力；最后基于强化学习中的Q‑learning算法，设计信任模型更新方法。本发明解决了现有水声传感器网络中信任模型无法根据水下环境或攻击者手段变化自适应做出更新的问题，提高了水声传感器网络信任模型的实际应用价值。

摘要： 本发明提供一种基于复杂网络理论的城市交通流量网络分析方法，其步骤如下：A：对城市交通数据及车辆轨迹数据预处理；B:将城市进行区域划分，抽取车辆轨迹的起始点O和终止点D，统计区域间的交通流量，从而构建城市交通流量网络；C：对城市交通流量网络的拓扑结构和流量特征参数进行计算；D：城市交通流量网络中结构特征和流量特征参数的统计分布计算及特征量之间的相关性分析。本发明运用实证交通数据，从复杂网络的视角提供了从城市整体层面的对交通需求和交通流量的视角，理解城市居民交通出行需求特征，对于未来城市交通运行状态的调控以及城市公共交通运行的规划管理提供方法支撑。

摘要： 本发明公开了一种基于复杂网络理论的网络拓扑结构建立方法，包括：1、寻找sink节点在自身通信半径内的所有普通节点并计算其选择概率；2、从普通节点的选择概率中选择概率值最大的若干个普通节点与sink节点相连接，形成初始拓扑结构；3、选择预加入节点，寻找预加入节点的通信半径内，且同时存在于初始拓扑结构中的所有普通节点，计算其选择概率；4、从普通节点的选择概率中选择概率值最大的普通节点与预加入节点相连接，形成更新后的拓扑结构；5、以更新后的拓扑结构作为初始拓扑结构，并返回步骤3执行，直到全部普通节点均加入到无线传感器网络的拓扑结构中为止。本发明能建立一种能量有效的网络拓扑结构，从而延长提高节点的能量利用率和网络的生命周期。

摘要： 本发明属于城市公共交通系统技术领域，具体为基于复杂网络理论的城市公共交通网络优化研究方法，包括步骤1：首先计算乘客出行成本，并将其作为出行阻抗添加到网络中；步骤2：然后依据出行阻抗对乘客选择出行路径的概率进行计算从而获得不同路段的客流需求，将出行阻抗及客流需求和公共交通的客运能力作为权值添加到网络之中并依据权值改进网络全局效率的计算方式；步骤3：最后以网络全局效率为目标函数建立公共交通网络优化模型并以将蚁群算法改进用于求解，其设计合理，提高城市公共交通效率，最终缓解城市公交线路布局不合理、公交系统运行效率低的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于复杂网络理论的移动网络流量模式挖掘方法，包括确定待分析区域并栅格化划分；获取待分析区域内的原始移动网络流量数据；进行栅格内流量聚合得到各个栅格的流量数据；提取各个栅格的流量数据的流量特征；以栅格作为网络节点构建栅格关系网络；采用基于复杂网络理论的社区挖掘方法对栅格关系网络进行社区挖掘，得到流量模式相似的空间区域集合，完成移动网络流量模式挖掘。本发明能够在不具备先验知识的条件下完成对移动网络流量数据的聚类分析，同时兼顾了数据的群体性行为特征；因此本发明方法的可靠性高、实用性好且效果较好。

摘要： 本发明属于空中交通网络分析技术领域，具体涉及一种基于复杂网络理论的空中交通网络脆弱性分析系统，其包括：构建模块，构建空中交通相依网络并获取空中交通相依网络的特性；以及分析模块，根据空中交通相依网络进行脆弱性分析，将空中交通网络中相关联的子网络（机场、航路和管制扇区）统一起来，对其复杂的网络属性进行深入探究，然后按照空中交通管理规则，借助于复杂网络理论构建空中交通相依网络的模型分析研究网络的脆弱性并给出合理的优化建议。

摘要： 本发明涉及一种基于复杂网络理论的水声传感器网络信任模型更新方法，其步骤包括：首先，通过定义水下感知节点之间的连接概率，反映水下环境对节点通信的影响；其次，复杂网络理论，定义关键节点，提升网络应对不同攻击的能力；最后基于强化学习中的Q‑learning算法，设计信任模型更新方法。本发明解决了现有水声传感器网络中信任模型无法根据水下环境或攻击者手段变化自适应做出更新的问题，提高了水声传感器网络信任模型的实际应用价值。

摘要： 本发明提供一种基于复杂网络理论的城市交通流量网络分析方法，其步骤如下：A：对城市交通数据及车辆轨迹数据预处理；B:将城市进行区域划分，抽取车辆轨迹的起始点O和终止点D，统计区域间的交通流量，从而构建城市交通流量网络；C：对城市交通流量网络的拓扑结构和流量特征参数进行计算；D：城市交通流量网络中结构特征和流量特征参数的统计分布计算及特征量之间的相关性分析。本发明运用实证交通数据，从复杂网络的视角提供了从城市整体层面的对交通需求和交通流量的视角，理解城市居民交通出行需求特征，对于未来城市交通运行状态的调控以及城市公共交通运行的规划管理提供方法支撑。

摘要： 本发明公开了一种基于复杂网络理论的网络拓扑结构建立方法，包括：1、寻找sink节点在自身通信半径内的所有普通节点并计算其选择概率；2、从普通节点的选择概率中选择概率值最大的若干个普通节点与sink节点相连接，形成初始拓扑结构；3、选择预加入节点，寻找预加入节点的通信半径内，且同时存在于初始拓扑结构中的所有普通节点，计算其选择概率；4、从普通节点的选择概率中选择概率值最大的普通节点与预加入节点相连接，形成更新后的拓扑结构；5、以更新后的拓扑结构作为初始拓扑结构，并返回步骤3执行，直到全部普通节点均加入到无线传感器网络的拓扑结构中为止。本发明能建立一种能量有效的网络拓扑结构，从而延长提高节点的能量利用率和网络的生命周期。