《多層布爾網路的動力學行為分析及可控性研究》是依託山東師範大學，由駱超擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多層布爾網路的動力學行為分析及可控性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：駱超
- 依託單位：山東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為生物、信息及物理多學科交叉領域，生物分子網路的研究近年得到快速發展。伴隨生物研究整合層次的提高，用於分析獨立系統的單層網路模型逐漸失去一般性。本項目結合多層複雜網路理論，利用布爾網路作為生物網路的抽象工具，構建多層網路架構的動力模型，對其動力學行為的一般規律及生物控制的基礎性問題進行研究。內容包括：系統吸引子數目及長度、吸引域的大小以及空間分布，給出相應的計算方法和判定條件，分析系統拓撲結構和動力學行為之間關係；構建含有內部擾動、外部噪聲模型，評估節點受到干擾所產生破壞的傳播能力，分析多層網路中不同位置節點與系統魯棒性的關係；研究具有外部輸入控制的系統可控性，給出其判定條件、可達狀態集合以及最大機率到達指定狀態所需控制序列的計算方法。並藉助計算機仿真，使用隨機網路和真實生物網路布爾模型對上述理論結果進行驗證。本項目的研究有助於對多層架構生物網路以及生物控制等領域的後續工作提供理論支持。
結題摘要
本項目在考慮系統內部擾動和外部噪聲等因素下，構建多層網路拓撲架構的布爾(多值)網路動力模型，對其動力學行為的一般規律及控制相關的基礎性問題進行研究。具體工作包括：利用隨機外部輸入模擬環境噪聲和利用系統時滯模擬生物內部擾動，分別對布爾網路的可控性問題進行討論，給出了網路架構下吸引子數目及長度、吸引域的大小以及空間分布等動力學行為的解析形式，並提出了相應的計算方法和判定條件，完成對系統拓撲結構和動力學行為之間關係進行定量和定性討論；構建多層網路模型來表達複雜的生物體結構，利用演化博弈理論模擬生物進化過程中合作與競爭，對複雜系統長期進化的動力學過程進行討論。其中，研究了在多層網路模型下，具有記憶能力的Agent演化博弈的動力學行為，並通過調節網路間耦合程度，對群體間演化博弈的自組織湧現行為進行了討論；分別基於單層和多層網路模型，研究了在資源和策略協演化條件下，資源分布對空間博弈模型動力學行為的影響；並將模型由二值策略擴展至三值策略，發現了多層網路系統中湧現出的混沌等複雜豐富的動力學現象。本項目的研究結果為多層布爾網路模型的動力學分析和控制，以及空間演化博弈等領域的後續研究工作提供了理論支持。
