融合先驗結構信息的複雜動態網路重構及算法研究

《融合先驗結構信息的複雜動態網路重構及算法研究》是依託上海交通大學，由王琳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：融合先驗結構信息的複雜動態網路重構及算法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王琳
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

現實世界中複雜網路處處存在，有效刻畫節點間的相互作用關係並構建網路結構是研究複雜網路結構性質的基礎。本項目針對網路重構所面臨的實現不唯一、大規模網路維數災、結構動態變化等特點，研究融合先驗結構信息的複雜動態網路重構問題。具體的，分析度分布先驗信息的融合方式，構建融合小世界、無標度等先驗結構信息的重構框架。針對大型複雜網路，研究基於先驗社團結構信息的重構方法，刻畫不同團之間的作用關係，設計並行算法。分析層級網路的模型構建方式，設計由上層動態互動網路推斷下層關係網路的最佳化算法。對於時變動態網路重構，給出跳變點的估計方法，分析先驗信息在時間域的嵌入方式，得到時變參數的遞推算法。項目綜合利用關聯網路、機率圖模型、動力學系統的優勢，圍繞先驗結構信息的嵌入發展新的重構方法，為從大量數據中發現和挖掘複雜網路的結構提供新的途徑和有效的算法，為更好地理解各類複雜網路、最佳化網路結構、改善網路性能提供技術支持。

結題摘要

在網路結構推斷方面，研究了非線性網路的重構，給出了基於時間序列的非線性稀疏網路重構算法；利用數據融合得到多源數據集，提出組稀疏非線性條件格蘭傑因果模型；考慮時延對網路重構的影響，提出非均勻嵌入非線性條件格蘭傑因果模型。研究了動態時變網路的重構，通過構建函式基模型給出了未知函式結構下的網路重構算法。融合網路結構先驗特徵，給出了小世界和無標度網路的特徵推斷算法，提高了網路重構精度。 在網路結構與系統行為方面，研究了網路結構對系統同步行為的影響，分析了三種網路拓撲結構對網路同步速度的影響；研究了採樣數據下的同步過程，刻畫了網路結構、採樣周期及個體動力學對系統的影響。進一步，研究了網路結構對系統能控性和能觀性的影響，明確了節點動力學和網路結構與網路能控性及能觀性的關係，發現網路結構和節點動力學以強耦合的方式影響系統的控制能力及觀測能力。此外，研究了網路結構對競爭動力學的影響，分別在已知和未知對方策略下給出網路重連算法，提高個體競爭力。 進一步，理論結合實際，研究了組織網路的結構重塑；設計了棉花糖實驗，構建動態網路研究了策略的產生及想法的傳播和實現過程；基於實際貿易和投資數據構建多層網路模型，研究了世界貿易和投資的地域性、社團性及國家影響力；搭建LineMe實驗平台研究社交網路中關係的重構及透明性。在套用前景方面，基於EVCARD訂單數據構建動態網路分析共享汽車站點結構，完成“基於複雜動態網路的共享汽車站點結構分析與最佳化”技術諮詢。利用智慧型一卡通消費數據，輔助上海市停車場數據、上海市道路交通指數數據等，完成了“基於動態網路與社會激勵的新能源汽車租賃系統”的創意構成與原型開發，獲得2015年上海開放數據創新套用大賽冠軍。利用電信運營商的通用網路歷史數據挖掘區域想法流，設計並構建了融合社區需求與社區商業的智慧社區平台，獲得2016 年“理想杯”大學生大數據創新套用與建模大賽亞軍。