《基於耦合網路模型的遭襲複雜系統結構脆弱性研究》是依託天津理工大學，由孫世溫擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於耦合網路模型的遭襲複雜系統結構脆弱性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫世溫
- 依託單位：天津理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現實中幾乎不存在理想的孤立系統，系統間彼此耦合且一個系統中出現故障會迅速波及多個系統並引發級聯效應，因此研究遭襲耦合系統結構脆弱性問題具有極為重要的現實意義，是最近複雜系統和複雜網路領域的一個研究熱點。本項目擬採用理論解析和仿真模擬相結合的方法開展以下工作：建立異種網路耦合系統模型，研究系統結構特徵及遭襲下的系統動態變化過程；建立特徵參數可調的耦合網路模型，給出網路巨觀和微觀特徵參數與脆弱性度量指標間關聯關係分析；提出更貼近現實情況的新型攻擊策略（邊攻擊、具有防禦能力系統的點攻擊、基於局部信息的傳播式攻擊），分析系統遭襲過程中出現的滲逾相變行為；進一步探討如何提升系統抗攻擊能力，得到最優系統應該具有的結構特徵；提出基於結構微調的最佳化方法。項目研究有助於深刻認識系統複雜性，以及準確發現系統安全隱患和薄弱環節，並為安全可靠系統設計、現有系統結構最佳化等提供科學的理論依據。
結題摘要
遭襲耦合系統結構脆弱性問題是最近複雜系統和複雜網路領域的一個研究熱點。本項目採用理論分析和仿真模擬相結合的方法，分析了耦合系統結構特徵與脆弱性的內在關聯關係，提出了通過最佳化結構設計以提升系統抗攻擊能力的方法和措施，並討論了耦合格線上的演化合作行為。主要創新性的研究結果和發現包括： （1）耦合網路系統結構特徵與攻擊脆弱性分析。建立了聚集係數可調的相依網路模型，綜合考慮聚集係數、耦合方式、耦合強度共同作用下系統結構脆弱性特徵。 （2）基於結構微調的網路系統抗攻擊能力最佳化研究。提出了基於模擬退火和禁忌搜尋的網路抗攻擊能力最佳化方法，分析最佳化對系統結構特徵的影響；並著重分析了onion-like結構的動態無標度網路脆弱性與同步能力的關聯關係。 （3）耦合網路系統中的博弈行為研究。研究了考慮耦合強度和個體差異性的加權耦合網路上囚徒困境博弈的演化合作行為；提出了一個新的雙層耦合網路模型，並探討了在該網路模型上個體多樣性對囚徒困境博弈的影響。 （4）基於改進SIR和SIS模型的複雜網路系統中傳播動力學行為分析。提出了一個新穎的同時考慮感染延遲和非均勻傳播的SIR模型，發現了感染延遲和非均勻傳播對臨界值影響；結合無線網路中病毒傳播的實際特點，在SIS傳播模型上引入移動的網路節點，分析和研究了節點的移動速率對病毒傳播的影響。 （5）設計開發了複雜耦合網路建模及其動力學行為仿真分析軟體。 項目研究對於深刻認識系統的結構複雜性及網路上的合作動力學行為和傳播行為、準確發現系統安全隱患和薄弱環節、預防大規模故障在耦合網路中的迅速蔓延等具有十分重要的理論意義和套用價值；並為安全可靠系統設計、現有系統結構最佳化等提供科學的理論依據。
