《利用進化博弈論研究複雜系統中的傳輸及其最佳化問題》是依託蘭州大學，由黃子罡擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用進化博弈論研究複雜系統中的傳輸及其最佳化問題
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：黃子罡
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目旨在從博弈論和複雜網路理論相結合的新視角研究複雜系統中的傳輸及其最佳化問題，利用博弈論的思想方法從理論層面討論將交通系統從低效率的納什均衡狀態轉換到全局協調的帕雷托最優狀態的潛在機制，提出傳輸系統最佳化的一般解釋和解決思路；並利用進化博弈論探討各種路由策略的效率及最佳化途徑，建立刻畫策略擇優過程的進化博弈動力學模型，分析傳輸動力學、網路結構和個體適應性等因素對系統效率的影響。通過本項目的研究試圖提出基於博弈論研究傳輸問題的比較系統的新方法，從新的角度探討複雜傳輸系統的動力學行為、複雜自適應性、功能實現以及最佳化等問題，進一步研究真實複雜系統所反映的物理現象和規律，幫助理解和解釋複雜系統巨觀運動形態的微觀實質和基礎。並且根據理論研究的成果為真實信息傳輸系統和交通運輸系統中遇到的路由、導航、網路規劃等問題的研究提供理論依據。
結題摘要
許多真實複雜系統的功能往往通過底層網路上的傳輸過程得以實現，對複雜系統中傳輸過程的研究具有重要的理論和顯示意義。本項目結合真實複雜系統（Internet網、城市交通系統和金融系統）的實際數分析結果，從博弈論和複雜網路理論相結合的新視角研究複雜系統中的傳輸及其最佳化問題，提出了用博弈論研究複雜系統傳輸的方法，得到了有價值的成果。 本項目研究從內容上可分為交通動力學、進化博弈動力學及二者的結合三方面。 （1）交通動力學：分析Internet流量數據發現人類作息規律導致流量的矩型波特徵，研究矩形波發包率對傳輸的影響，發現其占空比r越大，堵塞越容易發生，堵塞相系統的擁塞速率卻越低；從堵塞發生過程和排隊重新分配的角度給出了解釋。研究度關聯的影響，發現顯著正匹配或負匹配的網路均能夠提高系統傳輸效率，並用介數給出了該現象的解釋。研究無線通訊網路用戶的移動性對傳播的影響，發現個體動態和傳播過程的時間-空間關聯性協同作用使得其現象與靜態網路明顯不同，得到了病毒覆蓋率與個體密度、感染率的依賴關係。解析推得流量漲落與平均流量的普遍關係，並通過系統地模擬和城市交通數據的統計驗證了該理論。總結並撰寫無線網路路由及傳輸協定理論相關的專著章節，由InTech出版。 （2）博弈動力學：研究結構對決策過程的影響，提出描述局部結構的度梯度，將個體行為明顯地區分為三類。研究個體理性多樣性對博弈動力學過程的影響，發現中度節點對系統狀態的決定性作用，給出了解析的分析。 （3）二者的結合：提出多資源少數者博弈模型解決多資源競爭問題，完善了研究傳輸過程的博弈動力學方法，探討複雜傳輸系統的自適應性、自組織性及巨觀性質（如資源分組等）的湧現現象，與金融系統中的實際數據分析結果吻合，工作發表在Nature開放期刊Scientific Reports上。研究多路由策略混合對系統傳輸效率的影響,發現恰當混合多個路由策略可實現系統負載均勻分配，給出了預測系統堵塞結點個數的解析分析。研究網路上信息傳輸延遲對博弈動力學的影響，發現延遲使更多的歷史信息保留在個體的參考信息集合中，從而影響了系統整體的行為。上述研究取得了好的成果，對解釋網路堵塞現象發生的機制以及提出解決堵塞問題的有效方案有重要的參考價值和理論意義，發表SCI論文12篇，影響因子2以上6篇，標註本基金資助的文章9篇，另完成一專著章節的撰寫。
