哈尔滨工业大学深圳研究生院 复杂网络与时间序列研讨会 委 员 会 组委会委员 （按姓氏汉语拼音排序）： 陆君安 武汉大学数学与统计学院，教授 史定华 上海大学数学系，教授 汪秉宏 中国科学技术大学理论物理系，教授 张新明 哈尔滨工业大学深圳研究生院，副教授 赵 毅 哈尔滨工业大学深圳研究生院，副教授 秘 书： TonyWong 哈尔滨工业大学深圳研究生院，助理教授 目 录 1 、 会议日程安排 .... 1 2 、 哈尔滨工业大学深圳研究生院简介 ... 3 3 、 主 题 报 告 ... 5 哈尔滨工业大学深圳研究生院 复杂网络与时间序列研讨会 会议 日程安排 日 期 时 间 会议安排 主讲人 内 容 2015.1.18 9:00 － 9:30 开幕式、合影 赵 毅 汪秉宏 欢迎仪式 9:30 － 10:30 人类行为动力学及社会物理最近进展 汪秉宏 主题报告 10:30 － 10:40 茶 歇 10:40 － 11:20 复杂网络与时间序列之间转换等价性的研究 赵 毅 讲 座 午 餐 14:00 － 15:00 Structure and synchronization of multi-layer networks 陆君安 主题报告 15:00 － 15:30 复杂网络上 Lévy 游走的熵率研究 翁同峰 讲 座 15:30 － 15:40 茶 歇 15:40 － 16:40 自然数网络探索 史定华 主题报告 自由活动 2015.1.19 9:00 － 10:00 Synchronization and Laplacian spectra of complex networks 陆君安 主题报告 10:00 － 10:30 面向视频内容的广告投放优化方法 张海军 讲 座 10:30 － 10:40 茶 歇 10:40 － 11:20 Emergence of cooperation through coevolving time scale in spatial prisoner’s dilemma 荣智海 讲 座 午 餐 14:00 － 15:00 复杂网络可控性新探 汪秉宏 主题报告 15:00 － 15:30 分数阶反常扩散方程参数反演的小生境 蚁群算法 张新明 讲 座 15:30 － 15:40 茶 歇 15:40 － 16:10 Statistical Analysis of Heat Waves in Victoria State of Australia Tony Wong 讲 座 16:10 － 16:40 Optimizing Performance of Communication Networks: An Application of Network Science 吴嘉婧 讲 座 自由活动 2015.1.20 9:00 － 10:00 血缘树研究四例 史定华 主题报告 10:00 － 10:30 时间序列到复杂网络的转换方法对比 彭小益 学生报告 10:30 － 10:40 茶 歇 10:40 － 11:00 基于填补缺失的浮动车数据的数据挖掘研究 崔晓萌 学生报告 11:00 － 11:20 基于非随机应答模型的敏感性问题研究及仿真实现 郭锦舒 学生报告 午 餐 14:00 － 15:50 学术讨论、团队建设 与会人员 讨 论 会议结束 学术报告 学术报告 报告一 人类行为动力学及社会物理最近进展 汪秉宏，中国科学技术大学教授、博导 摘 要： 1. 复杂社会网络中的双向选择 双向选择在人类的日常生活中非常普遍，例如：市场贸易买卖双方的交易成功，商业合作伙伴的选择，一年一度的毕业生与招聘方之间的就业双向选择，以及城市和社区中的男女择偶双向选择相亲大会等等。我们已经给出一个全连通网络的双向选择系统模型，得到 82 组相亲大会实证数据的检验。我们进一步将双向选择机制拓展到任意一种网络上，包括各种网络模型（ ER 随机网络， WS 小世界网络， BA 无标度网络）以及现实世界中的各种真实网络。我们的研究结果表明：网络结构对双向选择匹配率有重要影响。 2. 非常规突发事件下恐慌群体行为分析与疏导机制研究 将回答如下问题：恐慌群体行为的动力学机理是什么？个体动态与个体间信息交互对于恐慌群体之 “ 涌现 ” 行为有何作用？人群在危机传播中有哪些竞争与协作机制？如何优化疏散群体构架？如何合理设计建筑物的逃生通道？什么样的疏散引导策略最适合于迅速遏制危险趋势及避免或者有效缓解拥挤踩踏伤亡事故的发生？ 报告二 复杂网络与时间序列之间转换等价性的研究 赵 毅，哈尔滨工业大学深圳研究生院基础科学与人文学院数学学科带头人、博导 摘 要： 时间序列和复杂网络作为描述和表征现实世界复杂系统的两类典型范式。在各自框架下，人们发展了众多经典统计量用于刻画复杂系统的本质特征。然而由于在单一范式表征下的局限性，人们往往仅能获取复杂系统的部分属性。为了更加全面深入掌握复杂系统的内在演化机制，近年两类范式间的相互转化研究受到越来越多的重视。这里我们给出了时间序列与复杂网络间相互转换等价性的理论基础，并提出了二者等价转化过程中存在着几何不变性。在此基础上，我们尝试开展复杂系统在这两种范式下的相互表征应用。 _ 报告三 Structure and synchronization ofmulti-layer networks 陆君安， 武汉大学数学与统计学院教授、博导 Abstract ： The topic of complex networks has becomethe pioneering area of science and engineering and there have been manysignificant achievements. However, most research in this field is focused on asingle network, which is unable to match the practical situations of complexsystems. Lately, the concept of networks of networks has been put forward andattracted extensive attention. This presentation aims to introduce some newprogress about structure and synchronization of multi-layer networks as well assome of our preliminary work. 报告四 复杂网络上 Lévy 游走的熵率研究 翁同峰，香港科技大学博士后 摘 要： Lévy 游走在现实世界中广泛存在并被广泛采纳，如动物的捕食行为、人类的移动行为以及细胞的转移方式等。大量事实证明在现实世界中 Lévy 游走比随机游走具有更有效的目标搜索。而关于在网络结构上 Lévy 游走的研究还刚刚起步。这里我们给出利用熵率刻画网络上 Lévy 游走的高效性，分析了网络结构对 Lévy 游走熵率的影响。给出了随机网络和二维晶体网络的最短路径分布解析式，并从理论和数值上证明了缩短网络上的最短路径有利于提高 Lévy 游走的熵率。 报告五 自然数网络探索 史定华，上海大学数学系教授、曾任上海大学数学系运筹学与控制论博士点学科带头人 摘 要： 纯粹数学的三种重要特性：抽象、推理、模型，使得它具有普适性、严谨性、和广泛应用性。网络科学如何实现上述重要特性？架设网络科学通往纯粹数学的桥梁是唯一途径。网络与矩阵的桥梁已经初步建成，本报告探索架设网络与数论的桥梁。 报告六 Synchronization and Laplacianspectra of complex networks 陆君安， 武汉大学数学与统计学院教授、博导 Abstract ： Synchronizationof complex networks is an essential research direction of network science, andgreat progress has been made in the past decades. The two most importantfactors determining network synchronization are topological structures(Laplacian spectra) and node dynamics. This presentation is to discusssynchronous states, synchronizability, synchronization processes and relatedissues of complex networks from the perspective of Laplacian spectra. 报告七 面向视频内容的广告投放优化方法 张海军，哈尔滨工业大学深圳研究生院计算机科学与技术学院副教授、博导 摘 要： 随着互联网的普及，越来越多的用户选择观看在线视频。视频网站运营商为了实现盈利，往往在视频播放之前插入一段广告。然而由于强制用户观看与视频内容无关的广告，用户体验降低，广告的投放效果也不尽如人意。为了改变这种广告投放方式，基于最新的计算机视觉、图像处理和深度学习技术，提出物体级视频广告投放系统和视频广告投放优化模型，旨在插入与视频中物体相关的广告，以改善用户体验和提高广告投放效果。 报告八 Emergence of cooperation throughcoevolving time scale in spatial prisoner’s dilemma 荣智海，电子科技大学计算机科学与工程学院互联网科学中心特聘教授 Abstract ： Understanding the emergence of cooperation is a challenging problem andhas drawn a wide attention from various fields including sociology, economicsand biology. Evolutional game theory provides a powerful framework forinvestigating this problem. The prisoner’s dilemma game (PDG) describes theconflict between cooperation and defection when two-person taking part in oneinteraction. In the traditional networked evolutionary game theory, mostresearchers usually assume an individual will immediately update its strategyafter one round of game with its neighbors. However, in the social andbiological systems the time scale that an individual will hold its currentstrategy and play several rounds of game with its neighbors, and then updateits behavior. Previous investigation showed that the diversity of fixedstrategy-selection time scale can promote the emergence of cooperation.Furthermore, we consider the individuals can adjust their strategy-selectiontime scale according to two methods: the “win-slow, lost-fast” rule andreputation rule. If an individual successfully resists the invasion of anopponent, she is prone to hold her strategy for longer time through decreasingher strategy-selection time scale; otherwise, she increases the time scalebecause of losing. We find that the greater the losers increase theirstrategy-selection time scales, the better for cooperation. Interestingly,optimal cooperation can be induced by proper adaptive rate in thestrategy-selection time scale. The results are analyzed through the spatialpattern and feedback mechanism of individual behavior. This investigation mayhave potential implications in the design of consensus protocol in multi-agentsystems. 报告九 复杂网络可控性新探 汪秉宏，中国科学技术大学教授、博导 摘 要： 网络可控性的卡尔曼判据与格拉曼判据； 复杂网络的结构可控性与精确可控性问题； 复杂网络基于边攻击的网络可控性； 全同度序列的相似性网络仍然可以具有完全不同的结构可控性。 _ 报告十 分数阶反常扩散方程参数反演的小生境蚁群算法 张新明，哈尔滨工业大学深圳研究生院基础科学与人文学院数学学科副教授 摘 要： 随着社会经济的快速发展，环境污染问题逐渐进入人们的视线成为焦点，尤其水污染问题更是急需解决的重要问题之一。由于孔隙介质往往具有各向异性的非均质特征，因此实际上污染物在多孔介质中的迁移行为是一种反常扩散过程。反常扩散过程本质上是时间上有记忆性和空间非局域性的过程 , 而分数阶导数则被证明能够较精确地描述有记忆和遗传、路径依赖性质的物理过程，因此基于分数阶导数反常扩散方程相关模型的参数反演研究，具有重要的理论意义和实际参考价值。 基于上述研究背景，本报告主要探讨了如下两个问题： 1. 基于分数阶反常扩散方程，采用基于适应值共享的小生境蚁群算法对模型中的扩散系数、对流系数、源项以及分数阶数进行反演，成功实现了单参数、双参数以及三参数的高精度反演，并验证了方法的抗噪性。 2. 针对分数阶反常扩散方程的三参数反演，分析了算法中全局转移概率、信息素蒸发系数、迭代次数三个参数对反演结果的影响。 报告十一 Statistical Analysis of HeatWaves in Victoria State of Australia Tony Wong ，哈尔滨工业大学深圳研究生院基础科学与人文学院数学学科助理教授 Abstract ： In Victoria State of Australia, the recentblistering heat waves were unprecedented in terms of duration and intensity andthe society was largely unprepared. Heat waves have caused serious health,social and economic problems. This calls for statistical tools which areessential to understand the risks to health and the needed responses. Dailymaximum temperatures are studied in ten selected stations. Auto-regressiveintegrated moving-average models are used to prewhiten the time series.Uncorrelated, non-normal and heavy-tailed residuals are analyzed by a new skewt-mixture distribution. The number of mixture components is effectivelydetermined by an innovative penalized procedure. It is shown that the resultingskew t-mixture models provide a decent fit in all cases. Future temperaturepatterns are obtained by simulation. It is forecast that average duration ofhigh temperatures increases by two to three days per year and a new eight-yearhigh temperature level is very likely in the coming few years. The relation betweenheavy tail and heat wave is noteworthy. 报告十二 Optimizing Performance ofCommunication Networks ： An Application of Network Science 吴嘉婧，香港理工大学电子与资讯工程学系 博士后 Abstract ： The past decade has seen increasinginterest in the exploitation of research results from the rapidly emergingdiscipline of network science for applications in engineering. The statisticalstudy of complex networks has provided important insights into the way in whichnetwork topology affects the performance of communication networks. We studythe performance of communication networks from a network science perspectiveand our analytical results suggest that, for efficient data transmission, thetraffic load should be as uniformly distributed as possible in the network andthe average distance traveled by the data should be short. Based on thisfundamental criterion, we apply a simulated annealing algorithm to find thenear optimal configuration of routing paths, which effectively balances trafficloads and improves the overall traffic performance. Simulation resultsperfectly agree with our analytical claim of the importance of uniform trafficdistribution and short transmission distance. Our results provide importantinsights into how network management algorithms should be designed anddeveloped for achieving optimum network performance. 报告十三 血缘树研究四例 史定华，上海大学数学系教授、曾任上海大学数学系运筹学与控制论博士点学科带头人 摘 要： 这个报告从认祖归宗谈起，以《自然》杂志刊登的两篇重要论文作为理论基础，介绍人类寻根之旅直到宗谱修撰。然后根据两个研究案例：如何确定曹操的基因和四明史氏的血缘传承，来说明历史人类学与血缘距离网络的研究意义。 报告十 四 时间序列到复杂网络的转换方法对比 彭小益，哈尔滨工业大学深圳研究生院基础科学与人文学院数学硕博连读生 摘 要： 时间序列是现实中复杂系统广泛存在的形式。人们已经有很多工具去估测时间序列的动力学特性和技术指标。但是单纯利用这些方法来分析复杂系统通常存在一定的局限性，不能全面刻画系统的内在特性。由此，人们越来越重视时间序列深层的动力学性质的研究，应运而生了从复杂网络的视角来分析时间序列的动力学机制。我们对将时间序列转变为复杂网络的方法做一个较为全面的综述，主要包括水平能见度方法、可视图法、环切割法、回归图法，幅值差等方法。我们将对每种方法提出的原因，技术特点和描述动力特征的实现过程进行论述，对不同转换方法的结果进行综合对比，并且分析目前时间序列网络表征这个研究领域的发展趋势和可能的研究热点。 报告十 五 基于填补缺失的浮动车数据的数据挖掘研究 崔晓萌，哈尔滨工业大学深圳研究 生院基础科学与人文学院数学硕士 摘 要： 浮动车数据是指安装有定位和无线通信装置的普通车辆，这种车辆能够与交通信息中心进行信息交换。浮动车数据可以直接、方便地得到可靠、准确的车辆瞬时速度、路段行程时间等参数。 1. 基于机器学习方法填补缺失的浮动车数据 由于高大建筑、隧道等的遮挡，会造成个别 GPS 检测盲区，由此造成浮动车原始数据存在不同程度的缺失现象。我们通过与深圳市交通委进行合作，首先找到有缺失适合填充的路段，之后通过对传统填充缺失数据的方法进行改进，并结合机器学习方法，充分使用时间、空间及历史信息，来填补缺失的浮动车数据。 2. 基于浮动车数据的路况推理模型建模和应用分析 对于动态路况检测方面的研究，先通过浮动车采集实时数据，利用聚类分析算法对路况进行检测，得到实时的交通状态；再用历史的浮动车数据对一定时空相关性的道路交通状态建立推理模型，从而根据推理模型对现实交通路网状态进行一定的短时预测。 3. 基于浮动车数据的人类移动行为数据挖掘研究 对于人类移动行为数据挖掘方面的研究，首先通过地图匹配方法在地图上构建网络图，之后利用复杂网络的特性以及数据挖据对网络图进行分析，分别对人类移动行为的空间分布和时间分布进行研究，从而在城市功能划分、打车热点分布等社会焦点问题上有所建树。 报告十 六 基于非随机应答模型的敏感性问题研究及仿真实现 郭锦舒，哈尔滨工业大学深圳研究 生院基础科学与人文学院数学硕士 摘 要： 在社会调查中，调查者会提出一些涉及个人隐私或机密的敏感性问题。敏感性问题关乎被调查者的隐私和个人利益，若采用直接调查的方法，被调查者往往会故意答错甚至拒绝应答，那么收集数据的真实性、有效性、完整性就会遭到破坏，统计调查也就失去了意义。为了解决上述问题，随机化应答技术应运而生，大家也在此基础上提出了很多改进的随机应答模型，但这些模型都具有局限性（缺乏再生性、缺少信任、高成本），因此为了克服这些难点，有学者又提出了非随机应答模型，从而开启了非随机应答技术的起点。我们对非随机应答模型（交叉模型、三角模型、平行模型、变体平行模型）进行了对比研究，用计算机模拟实现了各个模型的问卷调查设计，并尝试在计算机模拟过程中加入噪音，研究噪音对模型所产生的影响。 哈尔滨工业大学深圳研究生院简介 哈尔滨工业大学深圳研究生院建立于 2002 年，是由教育部和原国防科工委批准、深圳市和哈尔滨工业大学共同建立的以全日制研究生教育为主、非全日制教育与留学生教育为辅助的高等教育机构，是哈尔滨工业大学三大校区之一，旨在通过探索高等教育体制机制改革，以国际化办学为重点，建立一个秉承哈工大优秀传统、扎根深圳、服务国家、面向世界的 “ 高精特 ” 研究型大学校区。 深圳，作为我国改革开放的楷模，经过 20 多年的建设和发展，创造了城市建设和经济发展的奇迹，积累了创新发展的经验，创立了深圳速度的经济发展模式。为了进一步提升深圳市的文化内涵和社会经济的可持续发展能力，深圳市于 2000 年提出了创建深圳大学城的战略举措，先后与清华大学、北京大学、哈尔滨工业大学签署战略合作协议，联合创办以培养全日制研究生为主的研究生院群。 创建于 1920 年的哈尔滨工业大学，隶属于工业和信息化部（工信部），是由工信部、教育部、黑龙江省共建的国家重点大学，是首批进入国家 “211 工程 ” 和 “985 工程 ” 建设的若干所大学之一。历经 90 余年的发展，学校已发展成为一所特色鲜明、实力雄厚，居于国内一流水平，在国际上有较大影响的多学科、开放式、研究型的国家重点大学。根据 2002 年《深圳市人民政府 — 哈尔滨工业大学合作协议》 ，哈尔滨工业大学选派部分经验丰富的优秀教师、管理干部和第一批研究生，带着哈工大的办学经验和传统，带着哈工大的责任，带着哈工大人的责任心，从祖国的最北端来到最南端 —— 深圳，开始了新的创业之路。 “ 筚路蓝缕，以启山林 ” ，在深圳市的全力支持和校本部的精心指导下，深圳研究生院秉承哈尔滨工业大学 “ 规格严格、功夫到家 ” 的校训，融汇深圳市 “ 开拓创新、诚信守法、务实高效、团结奉献 ” 的精神，坚持面向国际学术前沿、面向国家重大需求和区域经济发展的需求，积极探索高等教育改革的新思路，在机制创新、人事改革、人才培养、科学研究、服务社会方面取得了显著的成效，为深圳市社会经济发展和哈尔滨工业大学创建世界一流大学做出了应有的贡献，实现了预期的办学目标！ 深圳研究生院目前有全日制在校生近 3000 人，包括英才班本科生、硕士研究生和博士研究生，另有全职教师 169 人，在站博士后 101 人。研究生的招生学科涉及理、工、管、经 4 个学科门类，包括 22 个一级学科以及 15 个全日制专业学位点，已组建了 20 余个研究中心和若干个国家级和省市级的重点实验室、与国际著名大学合作的联合实验室，形成了计算机科学与技术、电子与信息工程、机电工程与自动化、土木与环境工程、城市规划与管理、材料科学与工程、基础科学与人文等 7 个二级学院。 深圳研究生院积极探索高教校人事制度改革，形成了由全职教师、海外知名大学的访问教授、港澳台高等学校的特聘教授以及学校本部双基地教授四部分组成的完整的师资团队，聚集了一批以入选国家中组部 “ 千人计划 ” 、国家 “ 百千万人才工程 ” 等中青年骨干为代表的高水平师资队伍，全职教师中博士化率百分之百，教师来源多元化、教育背景好， 75% 以上具有海外留学和工作的经历，六成被深圳市政府认定为各级高层次人才。双基地教师由校本部的院士、长江学者和知名专家组成，特聘教授、访问教授则多为国际著名学者，教学经验、学术水平兼备，直接参加到深圳研究生院一线的教学和科研工作。 2008 年 10 月，经黑龙江省人事厅批准，建立了哈尔滨工业大学深圳研究生院博士后科研基地 , 进一步拓宽了博士后工作的渠道和领域，为深圳研究生院的科研创新起到了很好的促进作用。 深圳研究生院积极推进研究生培养模式、课程体系和教学方法的改革创新，致力于培养具有国际化视野的精英人才、具有创新能力的创业型人才。共开设研究生课程 200 多门，坚持全英文和双语授课，英语教学授课比例保持在 30% 以上， 90% 的课程采用英语原版教材和英语课件，形成了硕士、博士（含专业学位）的培养体系，生源质量、毕业生质量不断提高， 12 年来共招收培养全日制研究生 8000 余人，主要就业于高新技术企业、大型研究机构及高等院校， 70% 以上留在广东省就业，在英文授课、校企合作培养研究生方面初具特色。 建院以来，深圳研究生院一直坚持以高水平学术研究带动创新性人才培养，科研规模稳步扩大、学术水平稳步提高。建院 12 年以来，共承担各类科研项目近 1900 项，完成高水平学术论文 6000 余篇，获授权专利 200 项，软件著作权 30 余项；获得国家、省部、市级各类科技奖项 47 项。 2013 年，获得科研项目 280 项，其中在研自然科学基金 122 项，到账科研经费 1.1 亿元，为地方经济、社会转型与发展起到重要支撑作用，社会效应显著。 随着办学规模扩大、办学水平的提高，深圳研究生院积极开展与国外知名高校多样化的合作，推进国际学术联盟建设，与美国、加拿大、英国、澳大利亚等 23 个国家和地区的数十所高校建立合作关系，招收了来自境外 22 个国家和地区共计 400 余名留学生。 大鹏一日同风起，扶摇直上九万里。面对教育国际化的挑战，面对我国社会经济发展转型升级的需求，面对新的教育技术和模式发展的机遇，哈工大深圳研究生院将继续以国际化办学为重点 , 以专业化、特色化、市场化办学为导向，逐步构建完整的高等教育体系，进一步提高学术研究水平和人才培养质量，努力建设成为扎根深圳、服务国家、面向世界的 “ 高精特 ” 研究型大学校区，在我国高等教育改革中体现自己的价值，在我国工业化、信息化的进程中发挥更大的作用，在国际学术界和高等教育领域谋求自身的发展和影响，为哈尔滨工业大学创建世界一流大学、为深圳市完善高等教育体系和构建创新型城市做出更大的贡献！
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