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复杂网络信息过滤的理论与方法相关成果
babyann519 2014-8-18 11:12
以下成果(截止到2013年10月1日)系“周涛、吕琳媛、张子柯、陈端兵、尚明生”为核心成员,合作完成。 专著数量 1 本,论文总量 94 篇,其中 SCI 论文 76 篇, Google scholar 总引用 3635 , SCI 论文总影响因子 191.289, 授权专利一项,申请专利 7 项 专利 : (1) 刘臻 , 吕琳媛 , 肖思源 , 刘润然 , 佘莉 . 一种基于无线网络的数据业务推送系统和方法,申请号 :201310168218.3, 申请日: 2013-05-06 (2) 刘臻 , 吕琳媛 , 肖思源 , 刘润然 , 佘莉 . 一种时间窗口的调节方法,申请号 :201310169234.4, 申请日: 2013-05-06 (3) 刘臻 , 吕琳媛 , 肖思源 , 刘润然 , 佘莉 . 根据浏览网页确定用户感兴趣的网页文本的方法和系统,申请号 :201310163619.X, 申请日: 2013-05-06 (4) 刘臻, 吕琳媛 , 肖思源, 刘润然, 佘莉 . 根据相关网页和当前行为确定用户当前兴趣的方法和系统,申请号 :201310162870.4, 申请日: 2013-05-06 (5) 吕琳媛 , 周艳波 . 一种网络商品个性化推荐方法及系统,申请号 :201310310951.4, 申请日: 2013-07-22 (6) 尚明生 , 傅彦 , 邵刚 , 一种信息推送方法与装置 , 授权号: 2007100874138 ,授权日: 2012-10-17 (7) 尚明生 , 佘莉 , 周涛 , 陈端兵 , 傅彦 , 田军伟 , 一种用户兴趣模型的建立方法 , 申请号: 2009101676383, 申请日: 2009-09-15 (8) 王庆先 , 尚明生 . 一种向客户推荐商品的方法 , 申请号: 2011104483695, 申请日: 2011-12-28 专著: 吕琳媛 , 周涛 ,链路预测,高等教育出版社, 2013 论文: Q. Ou, Ying-DiJin, T. Zhou , B. –H. Wang, and B. –Q. Yin, Power-law strength-degree correlation fromresource-allocation dynamics on weighted networks, Phys. Rev. E 75 , 021102 (2007). T. Zhou , J. Ren, M. Medo, and Y. –C. Zhang, Bipartite network projection andpersonal recommendation,Phys. Rev.E 76 , 046115 (2007). Y. –C. Zhang,M. Medo, J. Ren, T. Zhou , T. Li, and F. Yang, Recommendation model based on opinion diffusion,EPL 80 , 68003 (2007). T. Zhou , L.-L. Jiang, R.-Q. Su, and Y.-C. Zhang, Effect of initial configurationon network-based recommendation, EPL 81 ,58004 (2008). J. Ren, T. Zhou , and Y.-C. Zhang, InformationFiltering via Self-Consistent Refinement, EPL 82 , 58007 (2008). H.-T. Zhang, M.Z. Q. Chen, G.-B. Stan, T. Zhou , and J. Maciejowski, Collective behavior coordinating with predictivemechanisms, IEEE Circuits andSystems Magazine 2008(3): 67-85 (Feature Article). 汪秉宏, 周涛 ,王文旭,杨会杰,刘建国,赵明,殷传洋,韩筱璞,谢彦波, “ 当前复杂系统研究的几个方向 ” ,复杂系统与复杂性科学 5 (4): 21-28 (2008). R.-R. Liu, C.-X.Jia, T. Zhou , D. Sun, and B.-H. Wang, Personal Recommendation via ModifiedCollaborative Filtering, PhysicaA 388 : 462-468 (2009). 刘建国, 周涛 ,汪秉宏,个性化推荐系统的研究进展, 自然科学进展 19 (1):1-15 (2009). T. Zhou , Personal Recommendation in User-Object Networks, Lecture Notes of the Institute for ComputerSciences, Social-Informatics and Telecommunications Engineering 4 ,247-253 (2009). J.-G. Liu, M. Z. Q.Chen, J. Chen, F. Deng, H.-T. Zhang, Z.-K.Zhang , and T. Zhou , Recent Advances inPersonal Recommender Systems, InternationalJournal of Information and Systems Sciences 5 , 230-247(2009). D. Sun, T. Zhou , J.-G. Liu, R.-R.Liu, C.-X. Jia, and B.-H. Wang, Information filtering based on transferringsimilarity, Phys. Rev. E 80 ,017101 (2009). H.-X. Yang,Z.-X. Wu, C.-S. Zhou, T. Zhou , and B.-H. Wang, Effects of social diversity on the emergence of globalconsensus in opinion dynamics, Phys.Rev. E 80 , 046108 (2009). L. Lü , C.-H. Jin, and T. Zhou , Effective andEfficient Similarity Index for Link Prediction of Complex Networks, Phys. Rev. E 80 , 046122(2009). M. Medo, Y.-C.Zhang, and T. Zhou , Adaptive model for recommendation of news, EPL 88 , 38005 (2009). T. Zhou , R.-Q. Su, R.-R. Liu, L.-L. Jiang, B.-H. Wang, and Y.-C. Zhang, Accurateand diverse recommendations via eliminating redundant correlations, New J.Phys. 11 , 123008 (2009). J.-G. Liu, T. Zhou , B.-H. Wang, Y.-C.Zhang, Q. Guo, Effects of User’s Tastes on Personalized Recommendation, Int. J. Mod. Phys. C 20 ,1925 (2009). 刘建国, 周涛 ,郭强,汪秉宏,个性化推荐系统评价方法综述,复杂系统与复杂性科学, 6 , 1-10(2009) T. Zhou , L. Lü ,and Y.-C. Zhang, Predicting Missing Links via Local Information, Eur. Phys. J.B 71 , 623-630 (2009). M.-S. Shang , and Z.-K.Zhang , Diffusion-Based Recommendation in collaborative Tagging Systems.Chinese Physics Letters 26 ,118903(2009) M.-S. Shang , L.Lü , W. Zeng, Y.-C. Zhang, and T. Zhou , Relevance is More Significant than Correlation: InformationFiltering on Sparse Data, EPL 88 ,68008 (2009). L. Lü , and T. 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Zhang , C. Liu, Y.-C. Zhang, and T. Zhou, Solving the Cold-StartProblem in Recommender Systems with Social Tags. EPL 92 28002 (2010) P. Wu, and Z.-K. Zhang . Enhancing personalized recommendation inweighted social tagging networks. Physical Procdia 3, 1877-1885(2010) L. Lü , Link Prediction on Complex Networks (in Chinese),Journal of University of Electronic Science and Technology of China 39 (5), 651 (2010). L. Lü , Y.-C. Zhang, C. H. Yeung, and T. Zhou , Leaders in Social Networks, the delicious case,PLoS ONE 6 (6): e21202 (2011). L. Lü , D.-B. Chen ,and T. Zhou , Small worldyields the most effective information spreading, New J. Phys. 13 , 123005 (2011). Z. Liu, Q.-M. Zhang, L. Lü , and T. Zhou ,Link prediction in complex networks: a local naïve Bayes model, EPL 96 , 48007 (2011). W. Zeng, Y.-X. Zhu, L. Lü , and T. Zhou ,Negative ratings play a positive role in information filtering, Physica A 390 , 4486-4493 (2011) H.-K. Liu, L. Lü , and T. 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Zhang, and T.Zhou , Uncovering missing links with cold ends, Physica A 391 , 5769-5778 (2012). Z. Yang, Z.-K.Zhang , and T. Zhou ,Anchoring bias in online voting, EPL 100 ,68002 (2012). H. Liu, F. Yu, A. Zeng, and L. Lü , Recommendation of leadersin online social systems, ISMIS’12 Lecture Notes in Artificial Intelligence 7661 , 387-396 (2012). Y.-B. Zhou, L. Lü , and M. Li, Quantifying the influence of scientistsand their publications: distinguishing between prestige and popularity, New J.Phys. 14 , 033033 (2012). Y.-X. Zhu, and L. Lü , Evaluation Metrics for Recommender Systems, Journalof University of Electronic Science and Technology of China 41 , 163-175 (2012). A. Zeng, L.Lü , T. Zhou ,Manipulating directed networks for better synchronization, New J. Phys. 14 , 083006 (2012). Z.-K. Zhang , and C. Liu, Hybrid Recommendation Algorithmbased on two roles of social tags, International Journal of Bifurcation andChaos 22 , 1250166 (2012). G. Cimini, D.-B. Chen , L. Lü , M. Medo, Y.-C. Zhang, and T. Zhou, Enhancing topologyadaptation in information-sharing social networks, Physical Review E 85 , 046108(2012) J. Huang, X.-Q.Cheng, H.-W. Shen, T. Zhou , and X. Jin, Exploring social influence via posterior effect ofword-of-mouth recommendations, WSDM'12, ACM Press, 2012, pages 573-582. 荣智海,唐明,汪小帆,吴枝喜,严钢, 周涛 ,复杂网络 2012 年度盘点,电子科技大学学报 41, 801-807 (2012) A. Zeng, C.-H. Yeung, M.-S. Shang , and Y.-C. Zhang, The reinforcing influence ofrecommendations on global diversification, EPL 97 , 18005(2012) 张子柯 , 社会化标签系统的结构、演化和功能。上海理工大学学报 32 , 444-451(2012) D.-B. Chen , and H. Gao, An Improved Adaptive model onInformation of Recommending and Spreading, Chinese Physics Letters 29, 048901(2012) D.-B. Chen , H Gao, L.Lü* , and T. Zhou, Identifying influential nodes in large-scale directed networks: The role ofclustering, PLoS ONE 8 , e77455(2013). L. Lü , Z.-K. Zhang ,and T. 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Discrete Dynamics in Nature and Society, 741318(2013) T. Qiu, T.-T. Wang, Z.-K. Zhang , L.-X. Zhong, and G. Chen, Alleviating biasleads to accurate and personalized recommendation, EPL 104 48007 (2013). T. Qiu, Z.-K.Zhang , and G. Chen, Information Filtering via a Scaling-Based Function,PLoS ONE 8 e63531(2013). D.-C. Nie,M.-J. Ding, Y. Fu, J.-L. Zhou, and Z.-K. Zhang , Social Interest ForUser Selecting Items in Recommender Systems, International Journal of ModenPhysics C 4 1350022(2013). D.-D. Zhao, A. Zeng, M.-S. Shang , and J. Gao, Long-Term Effects of Recommendationon the Evolution of Online Systems, Chin. Phys. Lett. 30 ,118901(2013) W. Zeng, A. Zeng, M.-S. Shang, and Y.-C. Zhang, Membership in social networksand the application in information filtering, EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL B 86 , 375(2013) Y. Guan, D.-D. Zhao, A. Zeng, and M.-S. Shang , Preference ofonline users and personalized recommendations, Physica A 392 , 3417-3423(2013) Q.-M. Zhang, W. Zeng, A. Zeng, and M.-S. Shang , Extracting theInformation Backbone in Online System , PLoS ONE 8, e62624(2013) Y.-W. Dong, S.-M. Cai, and M.-S. Shang , Empirical study onscaling of human behaviors in e-commerce, ACTA PHYSICA SINICA 62 , 028901(2013) G. Cimini, A. Zeng, M. Medo, and D.-B. Chen , The role of tasteaffinity in agent-based model for social recommendation, Advances in ComplexSystems, 1350009(2013) D.-B. Chen , A. Zeng, G. Cimini, and Y.-C. Zhang,Adaptive social recommendation in a multiple category landscape, Eur. Phys. J.B 86 , 61(2013) 王冠楠 , 陈端兵 , 傅彦 , 新闻推荐的多维兴趣模型与传播分析 . 计算机科学 40 , 126-130(2013) 王军, 张子柯 ,基于社会化标签信息熵的个性化推荐算法 , 图书情报工作 57 , 31-35(2013)
个人分类: 科研工作|12898 次阅读|0 个评论
推荐系统中“负”打分起到的“正”作用
热度 3 babyann519 2011-11-13 18:02
Negative ratings play a positive role in information filtering The explosive growth of information asks for advanced information filtering techniques to solve the so-called information overload problem. A promising way is the recommender system which analyzes the historical records of users’ activities and accordingly provides personalized recommendations. Most recommender systems can be represented by userobject bipartite networks where users can evaluate and vote for objects, and ratings such as ‘‘dislike’’ and ‘‘I hate it’’ are treated straightforwardly as negative factors or are completely ignored in traditional approaches. Applying a local diffusion algorithm on three benchmark data sets, MovieLens, Netflix and Amazon, our study arrives at a very surprising result, namely the negative ratings may play a positive role especially for very sparse data sets. In-depth analysis at the microscopic level indicates that the negative ratings from less active users to less popular objects could probably have positive impacts on the recommendations, while the ones connecting active users and popular objects mostly should be treated negatively. We finally outline the significant relevance of our results to the two long-term challenges in information filtering: the sparsity problem and the coldstart problem. Author: Wei Zeng, Yu-Xiao Zhu, Linyuan Lü, Tao Zhou Journal :Physica A 390 (2011) 4486–4493. Download : Negative ratings play a positive role in information filtering_PHYSA13305.pdf
个人分类: 科研工作|3829 次阅读|5 个评论
动态评价网络的统计分析与信息挖掘
bhwangustc 2010-3-1 12:33
国家自然科学基金委信息科学部主任基金 《 动态评价网络的统计分析与信息挖掘 》 项目批准号: 60744003 执行期限:2008-2009 结题报告 中文摘要: 本项目深入研究了基于物质扩散和热传导的信息挖掘算法,提出了在信息挖掘,特别是个性化推荐中,信息多样性和信息新颖性的重要性,并设计了可以同时加强推荐结果精确性和多样性的算法。项目主要成果包括: (1)全面系统研究了网络结构、个人喜好、初始资源等因素对物质扩散和热传导算法效果的影响,基于此提出了若干改进算法;(2)提出了仅依赖于系统结构的刻画推荐结果多样性和新颖性的五个指标;(3)提出了可以同时提高信息挖掘多样性和精确性的混合算法;(4)提出了可以针对用户行为进行快速实时反应的动态算法,该算法不需要全局计算,且误差不随时间放大;(5)将传统的二部分网络推荐研究拓广到了三部分图的协同标签系统中;(6)成果完成了对链路预测这一新问题的探索性研究。本项目卓有成效地将统计物理学的方法和观念应用于信息挖掘的研究中,所获成果可以加深学术界对信息挖掘问题的理论认识,且其快速、准确、多样的算法性质有很强的实际应用前景。本项目在《美国科学院院刊》、《美国物理评论》、《欧洲物理快报》、《新物理学》等一流期刊发表论文60余篇,并被《自然》杂志新闻栏目专题报道,成果总体达到了国际先进水平。   项目取得的重要进展 1, 在 PNAS 上发表论文,首次指出传统意义上的信息推荐算法具有 过度强调精确性而忽略多样性 的缺点,而信息提供者的价值 往往更多地源于提供多样和新颖的信息 。第一次系统研究了仅知道网络拓扑结构的情况下如何考量推荐算法的多样性和新颖性,这对于该方向的研究起到了基础性的作用。开创性地提出了一种专门推荐 不太流行的冷门资源 的基于热传导的算法,该算法与所有已知的倾向于发掘 流行资源 的算法大异其趣。通过大量基于真实数据的分析,显示了此算法与基于物质扩散的算法结合后,可以同时明显提高推荐系统的准确度、多样性和新颖性。这一发现有望推动甚至最终解决推荐系统中精确性与多样性鱼和熊掌不可兼得之难题。这一重要成果已经获得 Nature News ( Published online 22 February 2010 | Nature | doi:10.1038 / news.2010.86 )的专门新闻报道 : http://www.nature.com/news/2010/100222/full/news.2010.86.html 见论文【 1 】 2 ,自 2008 年 Clauset 等人发表 Nature 论文之后,基于网络的链路预测成为复杂网络与信息挖掘方面研究的共同热点。动态评价网络的信息挖掘本质上是二部分网络上的链路预测。我们提出了两种基于局部信息的相似性指标 资源扩散指数、局域路径指数,通过和 9 种广为人知的局部相似性指标再 6 种不同真实网络中进行比较,我们指出新提出的两种指标明显具有更好地刻画节点相似及相近程度的能力。提出后立刻受到了广泛的关注,国际上已经有其他三个研究团队跟踪讨论了资源扩散参数在信息推荐、有向网络链路预测和社区结构挖掘方面的应用。这些结果均证明了我们提出的指数具有明显优于已知局部参数的性质。见论文【 2 】 3 ,最近的一些大规模实证研究显示,信息推荐中社会关系往往比推荐内容与用户喜好的匹配程度更加重要。事实上,用户更喜欢来自朋友而非来自系统的推荐。因此,社会过滤( social filtering )被认为极有可能成为下一代信息过滤器(搜索引擎、推荐系统 )的核心之一。我们以 Web 2.0 系统中新闻共享和推荐为例,提出了基于适应性网络的一种社会过滤机制,该机制能够明显提高用户体验。 LAtelier 对本项目成员周涛进行了专访,并在 LAtelier Report 中对于 Europhysics Letters 88 (2009) 38005 一文 进行了专题报道。见论文【 3 】 4 ,通过考虑基于物质扩散的信息推荐算法中初始物质分布的精细结构,我们提出一种改进算法,此算法相比原始算法,能够将精确性提高 10% 左右。这一算法的真正重要价值在于首次明确提出基于用户 - 资源的二部分网络结构,如何对推荐的多样性和新颖性进行度量。尽管相应的度量指标尚较粗糙,但却是以后关于信息多样性的一系列研究的初始。见论文【 4 】 5 , 协同标签系统最近几年非常流行,其基本思想是允许用户自由添加一些关键词(标签)来描述自己收藏的各种资源。这些标签一方面反映了用户的个人喜好,另外一方面可以看作对所标记资源的一种非常精简的内容描述。我们首次尝试将这些信息整合到基于物质扩散的推荐算法中,并且在精确性和多样性方面均取得非常明显的提高。这一工作推动了一系列后续的基于标签的信息挖掘研究。见论文【 5 】 6 ,尽管复杂网络中的链路预测问题不乏讨论,但是对于含权网络的讨论较少。一种直观的想法是权重较大的链路在预测中起到决定性的作用,该观点也被最近基于一个问答系统的实际分析所验证。但是我们恰恰与此观点相反,我们发现大部分网络中权重较小的链路反而起到了更关键的作用。我们通过 模块统计分析 给出了如何预先判断该网络中权重大小与链路预测能力强弱关系的方法。尽管 弱连接理论 声称在维持网络连通能力和稳定性方面权重较小的链路更加重要,但是在信息挖掘领域,我们第一次强调了弱链接的重要性,从而从根本上质疑了含权网络链路预测的直观理念和已知结果。因此我们发表了一篇本项目迄今为止最为有趣的一篇论文!见论文【 6 】 7 ,我们提出一种自洽的迭代框架。只要一种推荐算法能够表达为一个矩阵算子对于用户 - 资源关联矩阵上的操作,该算法就可以通过迭代寻优的方式提高原算法的精确性。这个方法已经被证明对于协同过滤和矩阵分解是适用的。见论文【 7 】 8 ,从不同渠道得到的对于同一个对象的推荐信息有可能包含着严重的冗余!如何去除这种可能存在但又无法直接检验的冗余信息是一个新的挑战。我们设计了一种利用二阶关联的方式,能够简单快速的去除可能的冗余信息。在基于物质扩散的推荐算法框架下,我们提出的方法能够将精确性提高 20% 到 30% ,所得到的结果是目前本项目所有工作中最为精确的,甚至超过了名噪一时的 LDA 算法。见论文【 8 】 9 ,推荐系统的研究受到了信息科学、计算数学、统计物理学、认知科学等多学科的关注,它与管理科学、消费行为等研究也密切相关。根据推荐算法的不同,我们在 自然科学进展( 2009年1月,第19卷,1-15页) 中分别介绍了协同过滤系统,基于内容的推荐系统,混合推荐系统,以及最近兴起的基于用户 产品二部图网络结构的推荐系统 . 并结合这些推荐系统的特点以及存在的缺陷,提出了改进的方法和未来可能的若干研究方向。此文能够为不同学科领域的科研工作者研究推荐系统提供借鉴,有助于我国学者了解该领域的主要进展,也是本项目最重要的一篇总结性论文。见论文【 9 】 10,在《复杂系统与复杂性科学》(2009年9月,第6卷,1-10页)中发表综述性论文,根据推荐系统任务的不同,介绍了不同的准确性度量指标以及各自的优缺点;介绍了准确度之外的其它指标,例如推荐多样性、覆盖率等;指出了目前评价指标存在的缺陷,以及未来可能的改进方向。本文是本项目研究中重要而比较通俗的的总结性论文。见论文【10】 10篇代表性论文: Tao Zhou, Zoltan Kuscsik, Jian-Guo Liu, Matus Medo, Joseph Wakeling, Yi-Cheng Zhang Solving the apparent diversity-accuracy dilemma of recommender systems PNAS doi: 10.1073/pnas.1000488107 Tao Zhou (周涛) , Linyuan L, Yi-Cheng Zhang Predicting missing links via local information 通过局域信息预测丢失的链接 European Physical Journal B 71 (2009) 623 630 Matus Medo, Yi-Cheng Zhang, Tao Zhou Adaptive model for recommendation of news Europhysics Letters 88 (2009) 38005 Tao Zhou, Luo-Luo Jiang, Ri-Qi Su, Yi-Cheng Zhang Effect of initial configuration on network-based Recommendation Europhysics Letters 81 (2008) 58004 Zi-Ke Zhang, Tao Zhou, Yi-Cheng Zhang Personalized recommendation via integrated diffusion on user-item-tag tripartite graohs Physica A 389 (2010) 179 Linyuan L, Tao Zhou Link Prediction in weighted networks: The role of weak ties Europhysics Letters 89 (2010) 18001 Jie Ren, Tao Zhou, Yi-Cheng Zhang Information filtering via self-consistent refinement Europhysics Letters 82 (2008) 58007 Tao Zhou (周涛) , Ri -Qi Su, Run-Ran Liu, Luo-Luo Jiang, Bing-Hong Wang, Yi-Cheng Zhang Accurate and diverse recommendations via eliminating redundant correlations New Journal of Physics 11 (2009) 123008 Online at http://www.njp.org/ 刘建国,周涛,汪秉宏 个性化推荐系统的研究进展 自然科学进展, 2009 年 1 月,第 19 卷, 1-15 页 刘建国,周涛,郭强,汪秉宏 个性化推荐系统评价方法综述 复杂系统与复杂性科学, 2009 年 9 月,第 6 卷, 1-10 页 关于推荐系统、信息挖掘及基于互联网的信息物理 其它研究进展概要 我们的研究发现,在基于网络扩散的推荐算法中,放置在对象上的初始待扩散资源对于推荐结果有很大影响。研究人员设计了一种可以调节对象初始资源的方法,针对MovieLens的数据实验表明,适度降低流行对象的影响力可以明显提高推荐的精确度(较发表于2007年76卷046115页的《美国物理评论E》的工作,其精度可以提高9%),并且提高推荐的多样性。文章发表在2008年的《欧洲物理快报》上。 提出了一种普适的方法,可以把基于矩阵算子的一切推荐算法转化为一种迭代寻优的方式。数值实验显示,这种方法可以快速收敛,并且算法精确度比经典的协同过滤和 SVD分解提高很多,分别是7%和10%。文章发表在《欧洲物理快报》上。 针对基于网络的扩散算法,提出了一种新的含权推荐算法,可以把原算法的精确度提高 10%左右。文章发表在《荷兰物理A》上。 标签,或者关键词,是对象文本信息的总结和抽象,可以应用于推荐算法并获得很好的结果。本文实证研究了多个国际期刊上关键词的统计特性,为开展基于关键词的推荐算法研究奠定了基础。文章发表在《欧洲物理学杂志 B》上。 提出了一种新的度量用户之间和对象之间的相似度的计算方法,把这个方法应用到基于用户和对象的协同过滤算法中,可以明显提高推荐的精确度,提高程度分别是 14%和12%。文章发表在《荷兰物理A》上。 项目组成员周涛在苏黎世召开的 International Workshop on The Physics Approach to Risk: Agent-Based Models and Networks 上做了题为《 Recommender Systems 》的 30 分钟邀请报告,在华沙召开的 EU-China Summer School on Internet, Sciences, and Society 上做了题为《 Recommendations in Socio-Economic Networks 》的 50 分钟讲座。 其它相关论文: Zi-Ke Zhang, Linyuan L, Jian-Guo Liu, Tao Zhou Empirical analysis on a keyword-based semantic system 基于关键词的语义系统的经验分析 European Physical Journal B 66 (2008) 557 本文讨论了学术期刊中关键词出现的统计规律。该文与信息挖掘没有直接联系,却是第一次尝试关注和分析标签系统,为后来一系列利用标签信息进行信息挖掘的工作奠定了基础。 Chun-Xia Jia, Run-Ran Liu, Duo Sun, Bing-Hong Wang, A new weighting method in network-based recommendation 网络推荐中的一种新的加权方法 Physica A 387 (2008) 5887 该文提出了一种通过加权提高信息推荐精确度的方法,是 2007 年本组一篇 PRE 论文的跟踪研究。 Run-Ran Liu, Chun-Xiao Jia, Tao Zhou, Duo Sun, Bing-Hong Wang Personal recommendation via modified collaborative filtering 通过修正合作过滤的个性化推荐 Physica A 388 (2009) 462 该文考虑了协同过滤中初始权重的问题,是文献 的跟踪研究。 Jian-Guo Liu, Michael Zhi-Qiang Chen, Jian-Chi Chen, Fei Deng, Hai-Tao Zhang, Zi-Ke Zhang, Tao Zhou Recent Advances in Personal Recommneder Systems 个性化推荐系统之最新进展 International Journal of Information and Systems Sciences 5 (2009) 230 247 该文是一篇邀请综述,总结了个性化推荐系统研究的一些最新进展。 Duo Sun (孙舵) , Tao Zhou (周涛) , Jian-Guo Liu, Run-Ran Liu, Chun-Xiao Jia, Bing-Hong Wang (汪秉宏) , Information filting based on transferring similarity 基于相似性转移的信息过滤 Physical Review E 80 (2009) 017101 该文提出了一种自洽的相似性指标,其基本思想是相似性可以在节点间转移, 简而言之就是 A 和 B 相似, B 和 C 相似,则 A 和 C 很有可能也比较相似。该算 法大幅度提高了 Pearson 相似性指标的推荐精确度。 Linyuan L, Ci-Hang Jin, Tao Zhou (周涛) Similarity index based on local paths for link prediction of complex networks Physical Review E 80 (2009) 046122 该文细致研究了局部路径指数在链路预测中的作用,是文献 的跟踪研究。 Ming-Sheng Shang, Linyuan L, Wei Zeng, Yi-Cheng Zhang, Tao Zhou Relevance is more significant than correlation: Information filtering on sparse data Europhysics Letters 88 (2009) 68008 该文的试验结果显示,在稀疏系统(绝大部分真实系统都非常稀疏)中,是否有关系比打分高低更重要,换句话说,对于用户而言,对一个对象打低分不能简单理解为用户憎恶这种类型的对象。事实上很可能是爱之愈切,要求愈高造成的。该文发现,抹去所有分数信息得到的推荐结果,比考虑分数之间的 Pearson 关联得到的推荐效果更好!该结果推翻了根深蒂固的传统看法并对绝大部分传统算法提出了挑战。因为不考虑分数信息计算更加快捷,该方法有很好的应用前景。此文系本项目中第二有趣之论文! Ming-Sheng Shang, Ci-Hang Jin, Tao Zhou, Yi-Cheng Zhang Collaborative filtering based on multi-channel diffusion 基于多通道扩散的合作滤波 Physica A 388 (2009) 4867 -4871 该文提出了针对打分系统的多道推荐算法,是 07 年本组发表的一篇 PRE 和一篇 EPL 论文方法的结合和推广。 Jian-Guo Liu, Tao Zhou, Bing-Hong Wang, Yi-Cheng Zhang Effects of Users Tastes on Personalized Recommendation 用户喜好对于个性化推荐之影响 International Journal of Modern Physics C 20 (2009) 1925 该文考虑了用户的喜好对推荐结果的影响,有望推动形成更加个性化的推荐算法,实现从推荐结果的个性化到推荐算法的个性化的思想上的重大转变。 Jian-Guo Liu, Tao Zhou, Bing-Hong Wang, Yi-Cheng Zhang, Qiang Guo Degree Correlation of Bipartite Network on Personalized Recommendation International Journal of Modern Physics C 21 (2010) 137 该文通过考虑度度关联提出了一种改进的推荐算法。 Jian-Guo Liu, Tao Zhou, Hong-An Che, Bing-Hong Wang, Yi-Cheng Zhang Effects of high-order correlations on personalized recommendation for bipartite networks Physica A 389 (2010) 881 该文通过考虑高阶关联提出了一种改进算法,是文献 的跟踪研究。 Ming-Sheng Shang, Zi-Ke Zhang, Tao Zhou, Yi-Cheng Zhang, Collaborative filtering with diffusion-based similarity on tripartite graphs, Physica A 389 (2010) 1259 该文考虑了用户 - 对象 - 标签三部分图上的物质扩散算法,是文献 的跟踪研究。 , Jian-Guo Liu, Bing-Hong Wang ( 汪秉宏 ) , Qiang Guo, Improved Collaborative Filtering Algorithm Via Information Transformation International Journal of Modern Physics C Vol. 20, No. 2 (2009) 285-293 本项目取得其它方面研究进展概述 : 在复杂网络研究方面 , 研究了具有小世界连接的连续时间动力学系统网络的混沌同步和超混沌同步的条件、方式与技术意义。研究了互连网上的信息流的局域性与分布特征,以及一个区域的互连网活动性与该区域的社会、政治、经济和科学活动的关系。提出内在交通流驱动的网络生长机制,建立了可以再现真实网络统计特征的加权技术网络模型。给出一个非生长的无尺度网络模型,指出生长并非一个网络自组织成为无尺度结构的必要条件。为了探索下一代通讯网络的最佳路由搜索策略,提出有效路径路由策略、基于局域结构信息的最优搜索策略和优先次近邻搜索策略,以及兼顾局域结构静态拓扑信息与交通拥挤动态信息的混合路由策略,使通讯网络处理信息传输的能力显著提高。还提出基于拓扑与地理测度信息的生长网络模型; 研究了生长有向网络之组织与动力学、 无尺度网络上的资源-交通流的动力学行为,网络的集团度分布;揭示了网络的群落结构及构形子图-模块-网络层级系统;从而给出网络的结构、功能与动力学之关系的深入理解。 在交通流研究方面,提出新的高速车辆一维交通流元胞自动机模型并获得与数值模拟结果精确吻合的解析解。基于相继车辆的车头距、速度差及堵塞集团大小对于随机慢化的不同影响,提出可以验证 Kerner三相交通理论的交通流元胞自动机模型,并显示了交通流中的反常滞后效应及相变。 基于对通常的最佳速度模型、广义力模型及完全速度差模型的推广, 提出了 非对称完全速度差交通流模型。研究了下一代 先进智能交通系统中的信息反馈策略及智能决策车辆系统的双通道交通流问题。创建行人动力学的多重网格模型对于行人逃逸过程给出成功模拟。揭示了中国城市的公交网络及其中运输效率的拓扑特征。 两年来共发表学术论著 90 余篇,其中国际 NatureNews , PhysOrgNews 新闻报道 2 篇,专著 4 本,国外 SCI 期刊 65 篇 , 国内期刊 11 篇,包括: PNAS (1 篇 ) ; New Journal of Physics (4 篇 ) ; Physical Review E ( 10 篇 ) ; Europhys. Lett. , (10 篇 ) ; Eur.Phys.J.B (4 篇 ) ; Chaos (1 篇 ) ; Physica A (19 篇 ) ; International Journal of Modern Physics B (1 篇 ) ; International Journal of Modern Physics C (5 篇 ) ; International Journal of Information and Systems Sciences ( 1 篇 ) 等 。 2009年 获得一项新的国家基金项目: 国家自然科学基金数理学部物理二处面上项目 10975126《人类行为的动力学和统计力学研究》 ( 2010-2012) 研究成果:《复杂网络的结构、功能与动力学》获得 2009年度教育部自然科学奖一等奖 及 2009年度安徽省 自然科学奖一等奖。 研究工作其它成果概要 一、复杂网络的模型、结构、功能与动力学 围绕着当前复杂网络的研究热点:复杂网络的拓扑结构、动力学和功能以及复杂网络上的信息流的行为,开展了深入的创新研究,取得丰硕的研究成果。我们研究了具有小世界连接的连续时间动力学系统网络的混沌同步和超混沌同步的条件、方式与技术意义,这对于真实世界的复杂网络中的同步现象机制提供了理解。互连网是与人类日常生活和科技发展最密切有关的一个复杂网络。我们研究了互连网上的信息流的局域性与分布特征,以及一个区域的互连网活动性与该区域的社会、政治、经济和科学活动的关系。我们给出 适用于一般网络拓扑结构的沙堆模型的数学描述;讨论了对称性破缺随着系统演化的变化规律;提出度量网络整体容错能力的方法和度量网络节点脆弱性和重要性的方法;并将复杂网络模型的研究结果与真实系统进行比较。 我们提出内在交通流驱动的网络生长机制,建立了可以再现真实网络众多统计特征的加权技术网络模型。我们深入研究合作网络和老化网络的演化机制,特别关注网络上的交通动力学。 我们给出一个非生长的无尺度网络模型,指出生长不一定是一个网络自组织成为无尺度结构的必要条件。分析表明:我们提出的模型的度分布随着某一自由参数的下降可以从Poisson分布变为幂函数律形式。这一模型提供了一些具有固定尺寸无尺度网络的可能演化机制,例如学生的朋友关系网络,及人脑功能的网络。 许多加权无尺度网络在节点强度和连接度之间存在幂函数律关联,但至今尚无很好的解释。我们研究无尺度网络上的资源-交通流的动力学行为。动力学系统将演化到一个动力论平衡态,在此平衡态中,由资源量或者交通负荷定义的节点强度将与节点的连接度成指数可调的幂函数律关联。给出的解析结果与数值模拟吻合得很好。 1 韩筱璞, CD Hu, ZM Liu, 汪秉宏: Parameter-tuning networks: Experiments and active-walk model 参量调节网络:实验与活跃行走模型 EPL, 83-2 (2008) 28003 2 Yuan WJ , Luo XS , Zhou JF , Wang BH Acceleratingly growing scale-free networks with tunable degree exponents 具有可调度指数之加速生长无尺度网络 Physica A 387(2008) 5311-5316 3 Yan-Bo Xie, Tao Zhou , Bing-Hong Wang , Scale-free networks without growth, Physica A 387 (2008) 1683 1688 4 Wu-Jie Yuan, Xiao-Shu Luo, Pin-Qun Jiang , Bing-Hong Wang (汪秉宏) , and Jin-Qing Fang Stability of Two Typical Complex Dynamical Networks International Journal of Modern Physics B , Vol. 22, No.5 (2008) 553560 5, YANG Han-Xin( 杨涵新 ) WANG Bing-Hong( 汪秉宏 ), LIU Jian-Guo( 刘建国 ) , HAN Xiao-Pu( 韩筱璞 ) , ZHOU Tao( 周涛 ), Step-by-Step Random Walk Network with Power-Law Clique-Degree Distribution 具有幂函数律集团度分布的逐步随机行走网络 Chin Phys. Lett. 25-7(2008)2718 6, 马佩杰 , 汪秉宏 , Order Parameter Hysteresis on the Complex Network 复杂网络上的序参数滞后 Chin.Phys.Lett 25-9(2008)3507 7, LI Ji( 李季 ), WANG Bing-Hong( 汪秉宏 ), WANG Wen-Xu( 王文旭 ), ZHOU Tao( 周涛 ) Network Entropy Based on Topology Configuration and Its Computation to Random Networks * 基于拓扑位形的网络熵及其在随机网络上的计算 CHIN.PHYS.LETT. Vol. 25, No. 11 (2008) 4177 8 陈关荣,许晓鸣(主编),汪秉宏,汪小帆,车宏安,王恒山张宁(副主编) 《复杂网络理论与应用》-第三届全国复杂网络学术会议文集 2008 年 6 月第 1 版, 268 千字 ISBN: 978-988-1 7255-1-6 上海系统科学出版社(香港) 《 Complex Networks Theory and Applications 》 9 Guo-Qing Zhang, Guo-Qiang Zhang, Su-Qi Cheng and Tao Zhou Symbiotic effect: A guideline for network modeling 共生效应:网络模拟指南 EPL, 87 (2009) 68002 10 Li-Na Wang, Jin-Li Guo , Han-Xin Yang, Tao Zhou, Local preferential attachment model for hierarchical networks , 层次网络的局域优先粘结模型 Physica A 388 (2009) 1713-1720 11 Yan-Bo Zhou, Shi-Min Cai, Wen-Xu Wang, Pei-Ling Zhou , Age-based model for weighted network with general assortative mixing 一般同配混合之带年龄加权网络模型 Physica A 388 (2009) 999-1006 二、通讯网络交通、路由策略、传输动力学及新一代互联网的可能结构 我们特别关注网络上的交通动力学,给出利用从自由流到堵塞流至相变点位置度量网络信息处理能力的方法,并提出了解析计算相变点位置的理论公式。针对不同的网络,给出了提高网络通讯处理能力的不同方法,取得显著效果。 对于无尺度网络上的信息交通动力学作了系统研究。提出了一系列传输数据包的路由策略,包括局域路由策略,次近邻搜索路由策略及综合考虑局域静态结构与动态排队信息的混合路由策略。 我们提出无尺度网络上有限递送信息包能力的交通动力学模型。在这一模型中,总的节点的递送信息包的能力是固定的,分配给节点 i 的信息包递送能力与 k i 成正比, 其中 k i 是节点 i 的度, 是一个可调参数。我们已经把这一模型应用于最短路径路由策略和局域搜索路由策略,发现存在一个最佳参数值 , 在两种路由策略下,都可以得到网络的最大传输信息能力。对于最佳 的出现,我们给出了解释。 网络交通的处理能力可以用从自由流态向交通拥塞态转变的相变临界点处的交通能力刻画。已经确定了每一种模型下得到最高交通效率的最佳策略参数值。更进一步,在单节点处有限交通递送能力的条件下,我们发现了网络交通系统中的相变滞后圈。这种滞后圈的出现表明无尺度网络交通动力学的双稳态的存在。 我们提出介于随机行走和最短路径搜素协议之间的混合导航机制。导航效率可以通过很少几个路由器而显著增强。并设计了一些先进的路由策略:对于非地理的无尺度网络,小部分路由器的靶策略可以保证有效导航,其低和稳定的递送时间几乎与网络尺寸无关。对于地理的局域化的网络,集群策略将同时增大效率和减少通讯代价。我们提出的混合导航机制对于无线传感器网络和分布式自动机器人系统特别有意义 1 YangHX WangWX WuZX WangBH Traffic dynamics in scale-free networks with limited packet-delivering capacity 具有有限递送信息包能力的无尺度网络中的交通动力学 Physica A387(2008)6857-6862 2 汪秉宏, 王文旭 Routing strategies in traffic network and phase transition in network traffic flow 交通网络中的路由策略与网络交通流中的相变 Pramana-journal of physics ( Indian Academy of Sciences) 71,2(2008)353-358 3 Tao Zhou : Mixing navigation on networks 网络的混合导航 Physica A 387(2008)30253032 4 YangHX , WangWX , WuZX , WangBH (汪秉宏) Traffic dynamics in scale-free networks with limited packet-delivering capacity 具有有限递送信息包能力的无尺度网络中的交通动力学 Physica A 387(2008)6857-6862 5 Bing-Hong Wang (汪秉宏) , Wen-Xu Wang (王文旭) Routing strategies in traffic network and phase transition in network traffic flow 交通网络中的路由策略与网络交通流中的相变 Pramana-journal of physics ( Indian Academy of Sciences) 71,2(2008)353-358 6 Shi-Min Cai, Zhong-Qian Fu, Tao Zhou, Jun Gu and Pei-Ling Zhou Scaling and memory in recurrence intervals of Internet traffic EPL, 87 (2009) 68001 7 Yu-jian Li, Bing-hongWang (汪秉宏) , Zheng-dong Xi, Chuan-yangYin, Han-xin Yang, and Duo Sun An Effective Local Routing Strategy on the Communication Network 《 Complex Sciences 》 Proceedings of First International Conference, Complex 2009 Shanghai, China, February 23-25, 2009 , ISBN-13 978-3-642-02465-8 Springer Berlin Heidelberg New York ICST Institute for Computer Science, Social Informatics and Telecommunications Engineering 2009 Printed in Germany ............. ... 1118 三、复杂网络的同步、控制 、 抗毁性 、级联过程 与动力学稳定性 我们研究地理对于小世界振子网络同步的影响。通过对于一维和二维规则格子随机加边构造小世界地理网络。发现同步性作为耦合强度和随机加边的地理距离两者之函数均为非单调。这一发现证实地理效应对于网络同步起一重要影响。这对于集体动力学的研究有相当启发。 给出了交通网络中抵御级联失效引起网络堵塞现象的一个模型。在这一模型中,具有高负载和高连接度的节点将被分配更多的容错资源。应用这一模型,数值仿真了BA网络和北京、上海两个实际的城市交通网络。结果发现,在同样的容错资源情况下,以此模型比分配容错资源后的网络比以以往的模型分配容错资源后的网络具有更好的鲁棒性。 1 Chuan-Yang Yin (殷传洋) , Bing-Hong Wang (汪秉宏) , Wen-Xu Wang, and Guan-Rong Chen Geographical effect on small-world network synchronization 地理对于小世界网络同步的影响 Phys Rev E.77(2008) 027102 2 YangR (杨锐), ZhouT (周涛), XieYB (谢彦波), LaiYC (来颖成) , WangBH (汪秉宏) , Optimal contact process on complex networks, Phys Rev E_78 ( 2008 ) 066109 3 Shuguang Guan ( 管曙光 ) , Xingang Wang ( 王新刚 ) , Kun Li ( 李琨 ) , Bing-Hong Wang ( 汪秉宏 ) , and C.-H. Lai ( 赖载新 ) Synchronizability of network ensembles with prescribed statistical properties Chaos_18_013120(2008) 4 P. Li (李平) , B.-H.Wang (汪秉宏) , H. Sun, P. Gao, and T.Zhou A limited resource model of fault-tolerant capability against cascading failure of complex network 复杂网络抗级联毁损容错能力之有限资源模型 Eur. Phys. J. B 62 (2008)101-104 5 Jian-Guo Liu (刘建国), Tao Zhou , Qiang Guo , Bing-Hong Wang (汪秉宏) Structural Effects On Synchronizability Of Scale-Free Networks 无尺度网络结构对于同步性的影响 International Journal of Modern Physics C Vol. 19, No. 9 (2008) 13591366 6 Wu-Jie Yuan, Xiao-Shu Luo, Pin-Qun Jiang , Bing-Hong Wang (汪秉宏) and Jin-Qing Fang Stability Of Two Typical Complex Dynamical Networks International Journal of Modern Physics B Vol. 22, No.5 (2008) 553560 7 Wu-Jie Yuan, Xiao-Shu Luo, Pin-Qun Jiang, Bing-Hong Wang (汪秉宏) , Jin-Qing Fang : Transition to chaos in small-world dynamical network 小世界动态网络中向混沌之转变 Chaos, Solitons and Fractals 37(2008)799 8 Guanrong Chen (陈关荣) , Ming Zhao, Tao Zhou, Bing-Hong Wang (汪秉宏) Synchronization Phenomena on Networks , Meyers: Encyclopedia of Complexity and Systems Science Entry 244 (2009) 9 赵明,周涛,陈关荣,汪秉宏,复杂网络上动力系统同步的研究进展 Ⅱ 《物理学进展》 28 卷 (2008 年 ) 第 1 期 pp.22-34 10 Ming Zhao (赵明) , Tao Zhou (周涛) , Hui-Jie Yang (杨会杰) , Gang Yan (严钢) , and Bing-Hong Wang (汪秉宏) Synchronization in Complex Networks with Different Sort of Communities 《 Complex Sciences 》 Proceedings of First International Conference, Complex 2009 Shanghai, China, February 23-25, 2009 , ISBN-13 978-3-642-02465-8 Springer ICST Institute for Computer Science, Social Informatics and Telecommunications Engineering 2009 Printed in Germany ............. ..................... 924 11 Haifeng Zhang and Binghong Wang (汪秉宏) Exponential Synchronization of General Complex Delayed Dynamical Networks via Adaptive Feedback Control , 《 Complex Sciences 》 Proceedings of First International Conference, Complex 2009 Shanghai, China, February 23-25, 2009 , ISBN-13 978-3-642-02465-8 Springer Berlin Heidelberg New York , ICST Institute for Computer Science, Social Informatics and Telecommunications Engineering 2009 , Printed in Germany ......... 1540 12 Haifeng Zhang (张海峰) , Kezan Li, Xinchu Fu , On pinning control of some typical discrete-time dynamical networks Commun Nonlinear Sci Numer Simulat 15 (2010) 182188 四、自驱动个体的集群运动与趋同控制 群集动力学是研究群集运动的动力学理论,是一门横跨生物学、物理学和控制科学的新型交叉科学。群集运动最明显的特点是群体中的个体在运动过程中趋于同步。1995年 , Tams Vicsek 等人把每个参与群集运动的个体看作独立的自我驱动的粒子,并提出了一个经典的数学模型来描述群集运动。由于该模型的简单性和首创性,它已经成为群集动力学中最基本的模型。但是这个模型并不十分完善,也并不能描述所有系统的群集运动问题。我们以 Vicsek模型为基础,在三个方向上进行改进:(1)为了过滤外界的噪音,引入记忆机制,即每个粒子记录当前时刻的运动方向,并为下一时刻的运动方向提供依据。这样,系统就能在噪音一定的情况下大大提高运动的一致性。(2)为了完全避免粒子的碰撞,根据粒子与其他粒子的最小距离来限制粒子的速率。但是限制速率会导致粒子间的凝聚,进一步减小粒子间的距离,进而形成正反馈效应。最终,粒子的平均速率很低,且很难达到速率的一致。因此,我们提出了两个改进的模型:一是引入排斥力,加大粒子间的安全距离,避免由于距离限制而引发的凝聚;二是动态地把全空间分区,使得每个粒子在不同区域内运动,由于这时粒子的活动区域增大,从而减弱了对于速率的限制。这两个改进的模型异曲同工,都可以在避免碰撞的基础上实现粒子的高速同步运动。(3)研究连续系统的群集运动。通过使用Euler坐标,研究每一区域内粒子的密度和流入流出的粒子数目,进而得以数值模拟超高密度下群体的同步运动。 针对Vicsek模型缺少对收敛时间的深入讨论。我们研究了零温度下Vicsek模型收敛时间受何种因素的影响,并进一步提出可变速率的群集运动模型,给出一个新的粒子运动协议,该协议下系统收敛时间明显快于Vicsek模型。为了避免碰撞,我们限制每一时刻的速率,并相应地提出保守模型。又为了克服保守模型中存在的凝聚现象,我们引入排斥力克服凝聚,提出排斥模型。这一模型最终可使所有粒子达到高速同步运动。 1 , Hai-Tao Zhang (张海涛) , Michael ZhiQiang Chen, Tao Zhou (周涛) and Guy-Bart Stan, Ultrafast consensus via predictive mechanisms, EPL, 83 (2008) 40003 2 , Hai-Tao Zhang (张海涛) , Michael Z. Q. Chen, and Tao Zhou (周涛) , Predictive protocol of flocks with small-world connection pattern , PHYSICAL REVIEW E 79, 016113 2009 3, Liqian Peng (彭立谦) ,Yang Zhao, Bao-mei Tian (田宝美) , Jue Zhang (张珏), WangBH (汪秉宏) , ZhangHT (张海涛) , ZhouT (周涛) Consensus of self-driven agents with avoidance of collisions , 避免碰撞自驱动粒子的趋同性 physics.data-an 0801.0379 Phys Rev E_79 ( 2009 ) _026113 4, Bao-mei Tian (田宝美) , HanxinYang (杨涵新) , Wei Li, Tao Zhou (周涛) , Wen-Xu Wang (王文旭) , and Bing-Hong Wang (汪秉宏) Opitimal view angle in collective dynamics of Self-propelled Agents 自排斥个体集群动力学中的最佳视角 Phys. Rev. E 79 ( 2009 ) 052102 5, Jue Zhang ( 张珏 ) , Yang Zhao, Baomei Tian, Liqian Peng, Hai-Tao Zhang, Bing-Hong Wang ( 汪秉宏 ) , Tao Zhou Accelerating consensus of self-driven swarm via adaptive speed 通过适应性速率加速自驱动集群之趋同性 Physica A 388 (2009) 12371242 五 、网络上的疾病扩散、舆论传播、舆情动力学与社会网络分析 提出一个修正的易感染-易恢复( SIR)流行病传播模型,其中每一节点在每一时步被赋予相同的活跃接触能力A。与以前的研究不同,我们发现在无标度网络上本模型的恢复个体密度显示出一种阈值行为。我们采用平均场论得到解析结果,发现阈值为 1/ A ,这表明阈值与所研究的网络的拓扑结构无关。模拟与解析结果一致。进一步,我们研究了流行病传播的时间行为,发现一种具有三个平台的级联动力学。流行病感染一旦到达了高连接性的网络中心结点,就会通过逐步向较小度类结点传播的级连过程遍布几乎整个网络。于是,在以前感染的网络中心结点得以恢复之后,疾病只能够传播到较小度类的结点直至所感染的个体全部恢复。这一结果对于动力学控制策略的确立可能具有实际的重要性。 在Barabsi Albert (BA)网络上研究了易感染(SI)流行病模型的两种主要的免疫策略:随机免疫策略和对准目标的免疫策略。发现对于异质结构,如果打防疫针的比例是小的,则随机免疫策略的效率相当低;而对于最大度个体进行优先免疫的对准目标的免疫策略可以非常突出地抑制流行病扩散,即使只有非常小比例的人群被打防疫针。给出了能够捕捉速度改变相对于打防疫针人群数量之变化趋势的解析解。 研究了自我主张对于一个有向小世界社会网络中的公众舆论形成的影响。系统呈现出一个从公众舆情一致状态到多种观点并存的无序状态转变的非平衡相变。研究表明舆情动力学行为对于长程有向相互作用之密度及自我肯定之强度非常敏感。 1 YangR ZhouT XieYB LaiYC WangBH ( 汪秉宏 ) Optimal contact process on complex networks, 复杂网络上的最佳接触过程 Phys.Rev.E_78 ( 2008 ) 066109 2 L.-L. Jiang, D.-Y. Hua,J.-F.Zhu,B.-H.Wang (汪秉宏) , and T.Zhou Opinion dynamics on directed small-world networks 有向小世界网络上的舆情动力学 EPJB 65 ( 2008 ) 251-255 3 Tao Zhou (周涛): Mixing navigation on networks 网络的混合导航 Physica A 387(2008)30253032 4 郭强,刘建国,汪秉宏,周涛: Opinion spreading with mobility on scale-free networks 无尺度网络上具有活动性的舆论扩散 Chin.Phys.Lett 25-2 (2008)773 - 775 5 Han-Xin Yang( 杨涵新 ), Zhi-Xi Wu, Changsong Zhou, Tao Zhou, and Bing-Hong Wang (汪秉宏) , Effects of social diversity on the emergence of global consensus in opinion dynamics Phys. Rev. E 80 (2009) 046108 6 Zhang Hai-Feng( 张海峰 ), Li Ke-Zan, Fu Xin-Chu( 傅新楚 ) and Wang Bing-Hong( 汪秉宏 ) An Efficient Control Strategy of Epidemic Spreading on Scale-Free Networks 无尺度网络上流行病扩散的有效控制策略 Chin.Phys.Lett. 26(2009)068901 7 Zhang Hai-Feng( 张海峰 ), Small Michaelc, Fu Xin-Chu( 傅新楚 ) and Wang Bing-Hong( 汪秉宏 ) Dynamical behavior of epidemic on complex networks with population mobility 在具有人群迁移性复杂网络上的流行病动力学行为 Chinese Physics B vol.18,No.9(2009)3633-3640 8 ZHANG Hai-Feng, Michael Small, and FU Xin-Chu , Different Epidemic Models on Complex Networks , Commun. Theor. Phys. 52,1,(2009)180-204 9 袁五届,罗晓曙,汪秉宏,袁广宇, 从小世界网络看构建和谐社会, 复杂系统与复杂性科学 6卷4期(2009)45-50 六、人类行为动力学 与社会物理学 人类社会是一个非常复杂的系统,但仍然存在几种非平庸的普遍特征。其中之一是在时间行为的统计中存在幂函数律分布的统计量。我们对于电影打分(评级)中的幂函数律起源进行了讨论。我们对于两次相继的电影打分之间的时间(两次事件的时间间隔)分布特征进行了首次经验研究。研究发现活动性在人类行为动力学中起重要作用 越来越多的经验性证据表明许多人类行为的事件之间的时间间隔分布普遍存在宽尾特征。基于排队论, Barabsi模型及其变种指出最高优先任务最先完成的协议可能是这些宽尾特征的潜在起源。然而,有一些人类活动模式,尽管也呈现宽尾的时间分布统计特征,不可能用基于任务优先的机制来解释。我们与当前的研究主流不同,提出一种基于兴趣的模型。这一兴趣模型的模拟和分析均给出指数为 1的幂函数律时间间隔分布,这是与人类的主动性系统中的不少经验观察相符的。 1 Xiao-Pu Han, Tao Zhou and Bing-Hong Wang (汪秉宏), Modeling human dynamics with adaptive interest , 以适应性兴趣模拟人类行为动力学 New Journal of Physics 10 (2008) 073010 2, T. Zhou, H.A.T.Kiet, B.J.Kim, B.-H. Wang (汪秉宏) and P. Holme, Role of activity in human dynamics, 活动性在人类行为动力学中的作用 Europhysics Letters, 82-2 (2008) 28002 3 车宏安,汪秉宏,高岩:人类行为动力学模型一书前言 见《人类行为动力学模型》,上海系统科学出版社( 2008 ) p.1 4 洪伟、韩筱璞、周涛、汪秉宏: 短信息通信中的多重标度特性 见《人类行为动力学模型》,上海系统科学出版社( 2008 ) p.11-22 5 韩筱璞、周涛、汪秉宏:基于自适应兴趣的人类动力学模型 见《人类行为动力学模型》,上海系统科学出版社( 2008 ) p.23-28 6 周涛:在线电影点播中的人类动力学模式 见《人类行为动力学模型》,上海系统科学出版社( 2008 ) p.40-46 7 戴双星、陈冠雄、周涛、汪秉宏:兴趣驱动的人类动力学模型研究 见《人类行为动力学模型》,上海系统科学出版社( 2008 ) p.54-58 8 T.Zhou, X.-P. Han and B.-H. Wang (汪秉宏) ; Towards the Understanding of Human Dynamics Science Matters -Humanities as Complex Systems , ( Maria Burguete, Lui Lam eds. ) Part III Raising Scientific Level , Chapter 12, p.207-233 World Scientific (ICP) Imperial College Press (2009) 9 HONG Wei (洪伟) , HAN Xiao-Pu, ZHOU Tao, WANG Bing-Hong (汪秉宏) Heavy-Tailed Statistics in Short-Message Communication 短信通讯中的重尾统计 physics.soc-ph 0802.2577 CHIN. PHYS. LETT. Vol. 26, No. 2 (2009) 028902 七、复杂适应系统、经济物理学、博弈模型及合作进化 金融市场,作为一个典型复杂系统,呈现出非守恒性和意见分歧等特点。我们提出具有可变经纪人数目的股票市场的一种渗流演化模型。在该模型中,经纪人可以聚集在一起而形成一些集团,这些集团随着系统的演化而可能发展长大,也可能塌缩解体。为了模拟一个开放市场,我们允许一些经纪人进出市场,因而经纪人数目是涨落不定的。这一模型的模拟结果表明股票价格涨落中大事件的发生频率与正态过程中的发生频率相比较是高的,价格收益的分布是中心部分为列维分布,两翼则是近似为指数的截断。 基于逾渗理论和 Cont-Bouchaud模型, 从投资群体结构的自组织动态演化的角度出发, 建立了金融市场微观模型。模型能够生成与真实股价相似的时间序列。模型生成的收益率分布中心符合具有尖峰胖尾特征的 Lvy 分布 , 与实证研究相符。收益率分布的中心峰值即零回复概率与取样时间间隔之间存在幂律关系, 幂指数为0.61, 与恒生指数实际情况相近。更进一步,我们提出股票市场的一个最简单化模型,其中的雪崩动力学与真实市场中的雪崩动力学有相当好的符合。我们也研究了相互作用参数p如何影响价格动力学。关于牛市/熊市形成及发生在市场中的相应雪崩的模拟结果表明:由于p的演化而形成的放大的羊群行为可能是所观察到的雪崩现象的起源。更进一步应用扩散熵方法研究金融市场的标度行为。四个代表性股票市场(道琼斯工业平均指数,标准普尔500指数,恒生指数及上海股票综合指数)的标度行为几乎完全相同,均具有处在 范围内的标度不变性指数值。也对于局域标度指数值进行了计算,这一指数值显示金融时间序列是一种理想均匀的时间序列。 我们分别考察了建立在 Kauffman NK随机网络、生长有向网络,和小部分连接被反向的生长有向网络上的争当少数者博弈模型的布尔动力学,研究不同的网络结构对于网络博弈动力学的影响。我们发现:博弈的动力学及相关的相结构敏感地依赖于博弈所处网络的组织结构。生长有向网络的动力学对于网络连接性(度 K)的所有参数值都是稳定的,这与 Kauffman NK 随机网络形成鲜明对照,因为 Kauffman NK随机网络的动力学当 KK c =2 变为混沌。而在另一方面,带有小部分反向连接的生长有向网络的布尔动力学是在临界态附近。采用一种简单的进化方式后,具有近临界动力学的网络系统将进化到全体经纪人之间的更强的全局合作。特别,对于带有小部分反向连接的生长有向网络,系统的性能可以接近于理想最佳点。这表明:临界性会导致系统的最佳性能。对于 K3 的Kauffman 随机网络,进化机制的引入对于网络动力学并不产生影响,少数者博弈模型的性能完全类似于随机选择博弈极限。 我们更进一步提出只有一个表示局域相互作用强度的自由参数p的布尔博弈模型。在这一模型中,每一经纪人是按照从其网络上的邻域所获得的信息而采取决策行动的,只有成为少数方的那些经纪人才得分。模型的模拟结果表明:系统的动力学对于网络拓扑是敏感的,由此,连接度变化更大的网络,亦即信息非均匀性更强的系统,会导致较小的系统收益。虽然经纪人只获得局域信息,但这一系统能够自组织到一个性能优于随机选择博弈的稳定态。此外,在非均匀网络中,对于很大范围内的相互作用强度 p ,接受较多信息的经纪人将比接受较少信息的经纪人获利更多。 我们也研究Barabsi Albert (BA)网络上的带有自问策略更新机制的进化囚徒困境博弈模型和进化铲雪堆博弈模型。虽然这一自问的策略更新机制在保持合作行为方面,与现有的博弈模型比较并不显示出太大的优越性,但是这一模型能够在数值模拟中产生有趣的非单调现象。而且,这一新模型能够避免系统陷入于全局背叛的陷阱中,这正是当前基于学习算法的博弈模型的缺点。可以发现在某种情况下,所谓的合作乒乓效应将在囚徒困境和铲雪堆两种进化博弈中都出现,对于整个系统的行为有重要的影响。这一新模型显示出不同于此前发表工作的若干非平庸的特征,值得进一步研究。 1 Han-Xin Yang, Wen-XuWang, and Bing-Hong Wang ( 汪秉宏 ) Asymmetric negotiation in structured language games 结构语言博弈中的非对称谈判 PHYSICAL REVIEW E 77,027103 (2008) 2 ZHANG Ming-Feng, WANG Bing-Hong, WANG Wen-Xu,TANG Chuan-Long, YANG Rui 张明锋,汪秉宏,王文旭,唐传龙,杨锐: Randomness Effect on Cooperation in Memory-Based Snowdrift Game 有记忆铲雪堆博弈中随机性对于合作的影响 Chin.Phys.Lett 25-4 (2008)1494-1497 3 WU Gang( 吴刚 ), GAO Kun( 高坤 ), YANG Han-Xin( 杨涵新 ), WANG Bing-Hong( 汪秉宏 ) , Role of Clustering Coe ? cient on Cooperation Dynamics in Homogeneous Networks 群聚系数对于均匀网络中的合作动力学所起的作用 Chin.Phys.Lett 25-6(2008)2303 4 Yang Han-Xin, Wang Bing-Hong ( 汪秉宏 ) , Wang Wen-Xu, and Rong Zhi-Hai, Spatial games based on pursuing the highest average payoff , Chinese Physics Letters, 25, 3504 (2008) 5 Yang Han-Xin, Gao Kun, Han Xiao-Pu, Wang Bing-Hong (汪秉宏) , Evolutionary snowdrift game on heterogeneous Newman-Watts Small-World network, Chin. Phys. B , 17 (2008) 2759 6 Luo-Luo Jiang, Tao Zhou, Matjaz Perc, Xin Huang and Bing-Hong Wang Emergence of target waves in paced populations of cyclically competing species 加以节律的循环竞争物种种群中的靶波涌现 New Journal of Physics 11 (2009) 103001 7 Luo-Luo Jiang ( 姜罗罗 ) Ming Zhao ( 赵明 ), Han-Xin Yang ( 杨涵新 ), Joseph Wakeling, Bing-Hong Wang ( 汪秉宏 ), and Tao Zhou ( 周涛 ) Reducing the heterogeneity of payoffs: An effective way to promote cooperation in the prisoners dilemma game 降低报酬的差异性 - 囚徒困境博弈模型中促进合作的有效方法 PHYSICAL REVIEW E 80, ( 2009 ) 031144 8 YangHX WangWX WuZX LaiYC WangBH (汪秉宏) Diversity-optimized cooperation on complex networks 复杂网络上的多样性优化合作 Phys.Rev.E 79 (2009) 056107 9 Ying Fan (范瑛) , Shang-Jun Ying, Bing-Hong Wang (汪秉宏) , Yi-Ming Wei (魏一鸣) The effect of investor psychology on the complexity of stock market: An analysis based on cellular automaton model 投资者心理对于股票市场的影响 - 基于元胞自动机模型的分析 Computers Industrial Engineering 56 (2009) 63-69 10 RRLiu (刘润然), CX Jia , HX Yang , BH Wang (汪秉宏) Naming game on small-world networks with geographical effects 具有地理效应之小世界网络上的命名博弈 PhysA 388(2009)3615-3620 11 DMShi (史冬梅)、 HXYang (杨涵新)、 MBHu (胡茂彬)、 WBDu (杜文博)、 BHwang (汪秉宏)、 XBCao (曹先彬) Preferential selection promotes cooperation in a spatial public goods game 空间公共商品博弈中优先选择促进合作 Physica A388 (2009) 4646-4650 12, LI Yu-Jian (李玉剑), WANG Bing-Hong (汪秉宏) , YANG Han-Xin, LING Xiang , CHEN Xiao-Jie, JINANG Rui Evolutionary Prisoners Dilemma Game Based on Pursuing Higher Average Payoff 基于寻求较高平均报酬的演化囚徒困境博弈 CHIN.PHYS.LETT. Vol. 26, No. 1 (2009) 018701 13 LI Zhi-Hua (李志华) , WANG Bing-Hong (汪秉宏) , LIU Run-Ran (刘润然) , YANG Han-Xin (杨涵新) , Evolutionary Prisoner's Dilemma Game Based on Division of Work 基于工作划分之进化囚徒困境博弈 CHIN. PHYS. LETT. Vol. 26, No. 10 (2009) 108701 14 Xiao-Pu Han (韩筱璞) , Luo-Luo Jiang (姜罗罗) , Tao Zhou (周涛) , and Bing-Hong Wang (汪秉宏) Internal-Evolution Driven Growth in Creation-Annihilation Cyclic Games 《 Complex Sciences 》 Proceedings of First International Conference, Complex 2009 Shanghai, China, February 23-25, 2009 , ISBN-13 978-3-642-02465-8 Springer Berlin Heidelberg New York ICST Institute for Computer Science, Social Informatics and Telecommunications Engineering 2009 Printed in Germany ..................2377 15 HU Dong-Sheng (胡冬生) , ZHU Chen-Ping (朱陈平) , ZHANG Long-Qiang (张龙强) , HE Da-Ren 何大韧 , WANG Bing-Hong, (汪秉宏) Gap Caused by Strong Pairing in the Ladder Model of DNA Molecules DNA 分子阶梯模型中强配对引起的空隙 CHIN.PHYS.LETT. Vol. 25, No. 5 (2008) 1822 16 Luo-Luo Jiang,Wen-Xu Wang,Xin Huang, and Bing-Hong Wang ( 汪秉宏 ) Spiral Waves Emergence in a Cyclic Predator-Prey Model 在 石头 - 剪刀 - 布博弈中观察到螺旋波的形成,并且受物种间捕食强度的影响。 《 Complex Sciences 》 Proceedings of the First International Conference, Complex 2009 Shanghai, China, February 23-25, 2009 , ISBN-13 978-3-642-02465-8 Springer Berlin Heidelberg New York ICST Institute for Computer Science, Social Informatics and Telecommunications Engineering 2009 Printed in Germany ............. 894 八、车辆交通流中的相变及自组织临界性、 城市交通复杂系统、行人流 我们提出在 Kerner 三相交通理论框架内的交通流元胞自动机(CA)模型。我们主要考虑速度差对于车辆的随机慢化的影响。我们所提出的模型相当于两种CA模型之结合,即 Kerner-Klenov-Wolf ( KKW) CA 模型和慢起动的Nagel-Schreckenberg ( NS ) CA模型。车辆动力学规则将以一个给定概率在KKW模型规则和NS模型规则两者之间随时间随机变更。由于KKW模型规则,三相交通理论的速率调节效应自动被考虑在内,因而我们的模型能够显示出同步流。而由于NS模型规则,我们的模型能够显示宽的移动的阻塞。从KKW模型规则跳到NS模型规则之间的 转换提供了KKW模型中的加速噪声的等效效应。对于周期性和开放性边界条件都进行了数值模拟。模拟结果与三相交通理论的结果是一致的。 对于 Kerner三相交通理论框架内的元胞自动机模型进一步考虑了车辆短程相互作用所引入的自由流到同步流之非连续相变。我们引进了对于相邻车辆之间相互作用程的限制。这一修正消除了以前的模型中所发现的如下非真实现象:即使前后车辆之间距离无限大,彼此的速度自适应效应仍旧能够存在。在我们的改进模型中,相邻车辆之间的相互作用只能在彼此为有限距离时才可能发生。与以前模型相比较,改进模型给出如下明显改善的结果:(1)这一改进模型成功地再现了从自由流到同步流的非连续相变和相关的移动同步流斑图。这两个特征在原先的模型中均未出现,但已经在实际交通中被观察到。(2)改进模型模拟了关联函数、时间车头距分布、和最佳速度函数。与先前的模型以及大部分其他已发表模型比较,改进模型结果都与经验数据更为一致。(3)这个模型和我们的考虑速度差效应的两个模型一起,最终完成了从传统的 基本图方法到三相交通流理论 发展交通流模型的重要过程,这一过程对于我们进一步深入理解交通动力学和交通机理大有裨益。 给出交通流的一种考虑车辆速度差的非对称特性的车辆跟踪模型。指出了流行的广义力模型及完全速度差模型的问题。我们证明:最佳速度模型、广义力模型及完全速度差模型都是本文提出的非对称完全速度差模型的特殊情况。我们给出非对称完全速度差模型的数学定义,然后进行模拟分析,阐明新模型的性质。 基于单通道交通流的Nagel-Schreckenberg (NS) 元胞自动机模型,我们进一步考虑了相继两辆汽车的车头距对于后一辆车的随机慢化之影响。这一模型的数值模拟显示: (1)这一模型采用简单结构就能够成功地重现NS模型中丢失的滞后效应。 (2)与慢起动模型比较,这一模型呈现出与经验观察更为一致的局域基本图。(3)与VDR模型比较,这一模型对于交通拥挤化解有更高的效率。 (4)当车辆面对交通障碍时,这一模型更有鲁棒性,即一方面能够抗得住很长时间的冲突,另一方面驰豫时间又很短。故与目前流行模型相比较,我们所提出的模型在结构上非常简单,但却具有很好的特性。 首次提出 智能 交通系统中的预测反馈策略。在诸如股票市场、交通系统等目的在于充分利用资源的许多社会经济系统中,最佳信息反馈有着重要的应用。我们研究提供实时信息的交通流之动力学,以及称为预测反馈策略的一种信息反馈策略引入到双通道交通系统之后的影响。在这一双通道交通系统中,动态的信息可以产生并显示在一个信号板上以引导道路使用者做出道路选择。我们基于交通流元胞自动机考虑了适应性效应。与其他三种信息反馈策略(例如:车辆数、流量)相比较,采用最佳信息反馈策略的模拟结果,证明了我们的模型在空间交通斑图分布控制上具有最高的效率。 采用交通流的元胞自动机模型研究了带有两个上匝道的高速公路的通行能力。通过考虑两个上匝道和主干道的相互作用,研究了如何分配两个上匝道的交通流去改进交通系统通行能力的问题。给出交通系统之相图并把相图分类为几个不同区域。在某一区域中,显示出两匝道均为自由流,如果把交通需求的较大比例分配给上游的上匝道,则能够提高整个系统的流量。这一结果可以通过时空斑图分析和解析研究来解释。我们指出:这一结果具有鲁棒性,在某些条件下,与模型无关。 在二维交通流Biham-Middleton-Levine(BML)模型的基础上,研究了不同的红绿灯周期对于道路通行状况的影响。当红绿灯周期大于等于4,且车辆密度取值在某一中间范围时,在我们的模型中发现了一种相分离现象,即系统演化成为一种稳定的自由流相与阻塞相共存的新相。我们解释了这种相分离出现的原因,并且进一步讨论了不同的红绿灯周期下相分离特性之间的差异。 运用两种改进的信息反馈(改进的平均速度反馈和改进的拥挤系数反馈)研究了非对称的双通道交通系统。模拟结果显示,出行者平均出行时间与入口处车辆到达概率有关:当到达概率较小时,采用改进的平均速度反馈能节省出行时间;当达到概率较大时,采用改进的拥挤系数反馈更能节省出行时间。我们还考察了系统中动态车比例,道路上瓶颈位置、瓶颈长度及道路长度等参数,发现改进的拥挤系数反馈能够更好的提高道路的通行能力。 1 Huaxin Gong , Hongchao Liu, Bing-Hong Wang: An asymmetric full velocity difference car-following model 非对称完全速度差跟车模型 Physica A: 387 (2008) 2595-2602 2 Shou-Xin Hu(胡守信)Kun Gao(高坤),Bing-Hong Wang(汪秉宏), Yu - Feng Lu (陆玉凤) Cellular Automaton model considering headway-distance effect 考虑车头距效应的元胞自动机模型 Chinese Physics B Vol.17,No.5 (2008) 1863-1868 3 刘宏鲲,周涛: 航空网络研究综述 自然科学进展 18-6 ( 2008 ) 601-608 专题评述 4 Rui Yang, Wen-Xu Wang, Ying-Cheng Lai, and Guanrong Chen , Optimal weighting scheme for suppressing cascades and traffic congestion in complex networks , PHYSICAL REVIEW E 79, 026112 2009 5 Kun Gao, Rui Jiang, Bing-Hong Wang (汪秉宏) and Qing-Song Wu Discontinuous transition from free flow to synchronized flow induced by short-range interaction between vehicles in a three-phase traffic flow model 自由流到同步流之非连续转变 Physica A 388 ( 2009 ) 3233-3243 6 QM Wang( 王巧鸣 ) , R Jiang (姜锐), XY Sun (孙晓燕), BH Wang (汪秉宏) Assigning on-ramps' flows to maximize highway capacity 分配上匝道流量使高速公路通行能力最大化 Physica A388(2009)3931-3938 7 Dong Chuan-Fei, Ma Xu, Wang Guan-Wen, Sun Xiao-Yan, and Wang Bing-Hong (汪秉宏) Prediction feedback in intelligent traffic systems Physica A 388 (2009) 4651-4657 8 Duo Sun, Rui Jiang, Bing-Hong Wang Timing of traffic lights and phase separation in two-dimensional traffic flow Computer Physics Communications(2009) doi:10.1016/j.cpc.2009.10.003 9 刘宏鲲 , 张效莉 , 曹 崀 , 汪秉宏 , 周涛 中国城市航空网络航线连接机制分析 中国科学 G 辑 39 卷 7 期( 2009) 935-942 10 SUN XiaoYan, WANG BingHong, YANG HanXin, WANG QiaoMing JIANG Rui Effects of information feedback on an asymmetrical two-route scenario Chinese Science Bulletin 54 ( 2009 ) 11 孙晓燕 汪秉宏 杨涵新 王巧鸣 姜锐 信息反馈在非对称双通道交通中的影响 科学通报 2009 年 第 54 卷 第 1 期 : 12 孙晓燕 , 汪秉宏: 应用三种信息反馈策略研究含瓶颈的双通道模型 吉林大学学报 ( 工学版 ) 2009,39( 增刊 2) 76-0079 13 孙舵 , 汪秉宏: 红绿灯周期对二维交通流的影响及平均场理论 吉林大学学报 ( 工学版 )2009,39( 增刊 2)80-0082 14 丁中俊 , 汪秉宏: 有无信号灯控制的 T 形交叉口元胞自动机模型比较 吉林大学学报 ( 工学版 )2009,39( 增刊 2)83-0086 15 新闻报道 Phys Org News http://www.physorg.com/news174560362.html Intelligent Traffic System Predicts Future Traffic Flow on Multiple Roads October 12, 2009 By Lisa Zyga 九、统计物理及复杂系统理论基础与综述 复杂系统与复杂性科学,被誉为二十一世纪的科学,是吸引跨学科广泛注意的新型交叉科学。特别地,最近复杂网络的快速发展,掀起了复杂性科学研究的新一轮高潮。复杂网络可以作为复杂系统各组元相互作用的最简单的抽象。对网络结构的研究,有望为理解复杂系统组织演化和功能形成的基本机制提供帮助。我们以复杂网络为重点,概述了近期相关研究的前沿重点,另外,也介绍了最近复杂系统研究的一些新方向, 包括网络同步、网络交通流、新一代信息网络的结构和动力学、人类动力学和信息物理学。 1 Zhu CP (朱陈平) , Zhou T (周涛) , Yang HJ, Xiong SJ, Gu ZM, Shi DN, He DR (何大韧) , Wang BH (汪秉宏) The process of co-evolutionary competitive exclusion: speciation, multifractality and power-laws in correlations 共演化竞争排斥过程:物种形成,多重分形性,及关联中的幂函数律 New Journal of Physics 10 (2008) 023006 2, 郭进利、周涛、张宁、李季明:《人类行为动力学模型》, 上海系统科学出版社 ( 香港 ) ( 2008 年 6 月) ISBN978-988-1 7255-2-3 p.1, p.11-22, p.23-28, p.40-46, p.54-58 3 何大韧、 刘宗华、 汪秉宏 复杂网络研究的一些统计物理学方法及其背景 力学进展 38 卷 6 期( 2008 ) 1-9 4 汪秉宏、周涛、王文旭、杨会杰、刘建国、赵明、殷传洋、韩筱璞、谢彦波 当前复杂系统研究的几个方向 复杂系统与复杂性科学 5 卷 4 期( 2008) 21-28 5 陈关荣,许晓鸣(主编), 汪秉宏,汪小帆,车宏安,王恒山,张宁(副主编) 《复杂网络理论与应用》-第三届全国复杂网络学术会议文集 Complex Networks Theory and Applications 上海系统科学出版社(香港) 2008 年 6 月第 1 版, 268 千字 ISBN: 978-988-1 7255-1-6 6 何大韧,刘宗华,汪秉宏 ( 编著 ) :《复杂系统与复杂网络》 高等教育出版社 , 2009 年 1 月第一版 7 CHEN Bo-kui (陈博奎) and Wang Bing-Hong (汪秉宏) Exact Solutions of Generalized Burgers-Fisher Equation with Variable Coefficients Communications in Theoretical Physics ( 2010 ) 2008-2009年汪秉宏研究组 发表论文 期刊分布 PNAS (共1 篇) (2010) doi: 10.1073/pnas.1000488107 New Journal of Physics (共4 篇) 10 (2008) 023006 10 (2008) 073010 11 (2009) 103001 11 (2009) 123008 Physical Review E (共 10 篇) 77,2(2008) 027102 77,2 (2008) 027103 78,6(2008 ) 066109 79,2(2009) 026113 79,5(2009) 052102 79,5(2009) 056107 80,1 (2009 ) 017101 80,3 ( 2009 ) 031144 80,4 (2009) 046108 80, 4(2009)046122 Europhys. Lett. , ( 共 10 篇 ) 81(2008)58004 82 (2008) 28002 82 (2008) 58007 83 (2008) 28003 83 (2008) 40003 87 (2009) 68001 87 (2009) 68002 88 (2009) 38005 88 (2009) 68008 89 (2010) 18001 Eur.Phys.J.B ( 共 4 篇 ) 62 (2008)101-104 65 ( 2008 ) 251-255 66 (2008) 557 71, (2009) 623630 Chaos ( 共 1 篇 ) 18 (2008)_013120 Physica A (共19 篇) 387 (2008) 16831688 387 (2008) 2595-2602 387(2008)30253032 387(2008)5887-5891 387 ( 2008 ) 6391-6394 387(2008) 6857-6862 388 (2009) 462-468 388 (2009) 999-1006 388 (2009) 1713-1720 388 (2009) 12371242 388(2009)3233 -3243 388(2009) 3615-3620 388 (2009) 3931-3938 388 (2009) 4646-4650 388(2009) 4651- 4657 388 (2009) 4867-4871 389 (2010) 179 389 (2010) 881 389 (2010) 1259 International Journal of Modern Physics B , (共1 篇) Vol. 22, No.5 (2008) 553560 International Journal of Modern Physics C (共5 篇) Vol. 19, No. 9 (2008) 13591366 Vol. 20, No. 2 (2009) 1-9 Vol. 20, No. 2 (2009) 285-293 Vol. 20, No.12 (2009) 1925-1932 Vol. 21, No.1 (2010) 137 International Journal of Information and Systems Sciences (共 1篇) 5-2 ( 2009 ) 230247 Pramana-journal of physics (Indian Academy of Sciences) (共 1篇) 71,2(2008)353-358 Computer Physics Communication ( 共 1 篇 ) vol. ? (2010 ? ) Computers Industrial Engineering (共 1篇) vol.56 (2009) 63-69 Chinese Science Bulletin (共 1篇) 54 ( 2009 ) Chinese Physics Letters (共12 篇) 25-2 (2008)773 - 775 25-4 (2008)1494-1497 25, 5 (2008) 1822 25-6(2008)2303 25-7(2008)2718 25-9(2008)3504 25-9(2008)3507 25-11 (2008) 4177 26-1 (2009) 018701 26-2 (2009) 028902 26-6 (2009)068901 26-10 (2009) 108701 Chinese Physics B (共3 篇) 17,No.5 (2008) 1863-1868 17 (2008) 2759. 18,-9(2009)3633-3640 Communications in Theoretical Physics (共1 篇) 52,1,(2009)180-204 Commun Nonlinear Sci Numer Simulat (共 1篇) 15 (2010) 182188 中国科学 G 辑 (共 1篇) 39 卷 7 期( 2009)935-942 科学通报 (共1 篇) ` 54 卷 1 期 (2009) 自然科学进展 (共2 篇) 18 卷 6 期( 2008 ) 601-608 19 卷 1 期 (2009) 1-15 物理学进展 (共1 篇) 28 卷 (2008 年 ) 第 1 期 pp.22-34 力学进展 (共1 篇) 38-6 ( 2008 ) 1-9 复杂系统与复杂性科学 (共 2篇) 5 卷 4 期( 2008) 21-28 6 卷 3 期( 2009 ) 1-10 吉林大学学报 ( 工学版 ) (共 3篇) 2009,39( 增刊 2) 76-0079 ; 2009,39( 增刊 2)80-0082 ; 2009,39( 增刊 2)83-0086 ( 以上英文论文共 65 篇, 中文论文共 11 篇 ) 《 Complex Sciences 》 Proceedings First International Conference, Complex 2009 Shanghai, China, February 23-25, 2009 , Springer (共 5篇) ............. p.894; ..... p.924; ... ...........p.1118; ..........p. 1540 ;............p.2377 专著:《 Meyers: Encyclopedia of Complexity and Systems Science 》 Entry 244 专著: 《 Science Matters -Humanities as Complex Systems 》 Maria Burguete, Lui Lam ( eds. ) Part III Raising Scientific Level , Chapter 12, p.207-233 World Scientific, Imperial College Press 专著 《复杂网络理论与应用》-第三届全国复杂网络学术会议文集 上海系统科学出版社(香港) 2008 年 6 月第 1 版 专著《复杂系统与复杂网络》高等教育出版社 ,2009 年 1 月第一版 专著 《人类行为动力学模型》上海系统科学出版社 ( 香港 ) ( 2008 年 6 月第一版) 新闻报道 : Physics Org News: http://www.physorg.com/news174560362.html Nature News: http://www.nature.com/news/2010/100222/full/news.2010.86.html 国内外学术合作交流与人才培养情况 国际学术交流 2008年: l International Workshop and Conference on Statistical Physics Approaches to Multi-disciplinary Problems January 07-13, 2008 Institute of India Technology Guwahati, India , Wang Bing-Hong: What Is The Best Traffic Routing For Future Communication Networks? -Routing strategies in traffic network and phase transition in network traffic flow l 2nd Asian-Pacific School on Statistical Physics and Interdisciplinary Applications, International Workshop on Collective dynamics in Information systems KITPC/ITP- CAS, Beijing, P.R. China 国际会议 March 3-14 and March 17-April 06 , 2008 Beijing Kavli Institute of Theoretical Physics, Study of the routing strategies in traffic networks l KITP Workshop, Physics of distributed information systems (PhysDIS) , NORDITA May 05-25, 2008 The Nordic Institute for Theoretical Physics Stockholm, Sweden Network Traffic Problem l 第 5 届亚太地区非线性科学国际会议( DDAP5 ) 9 September 2008 Nara Japan, 日本 奈良 Routing Strategies and Phase Transition in Network Traffic Flow 7月 4-7日台湾中坜 中原大学, 高雄: 高雄师范大学及中山大学,第4届海峡两岸统计物理会议 (汪秉宏为组委会副主席,大会学术顾问,作大会特邀报告) 8月15日 汪秉宏以中科大理论物理研究所所长身份被中国驻瑞士大使馆(伯尔尼)邀请做学术报告 , 报告题目为: 中国科学技术大学理论物理研究所的交通流、复杂网络及复杂系统研究 l Intern Conf on Complex Networks: Past 10 Years and Future , December 19-22 SNU Korea , 韩国首尔国立大学 The Scaling Law in Human Travel Behaviors and the City Traffic Network Model for Its Origin 2009 年: 2 月 23-25 日 上海 复杂系统国际会议( Shanghai COMPLEX'09 )与 ICST 国际组织合办,汪秉宏作为 Technology Cochair 参与组织会议 6 月 22-24 日 上海大学 TGF'09 国际颗粒流与交通流会议, 汪秉宏 邀请报告 Human Travel Behaviors from a City Traffic Model 7 月 13-19 日 成都及峨嵋山 复杂性科学国际会议及复杂系统研究:中国-欧洲暑期研讨班, 汪秉宏 组织委员会 共同主席 邀请报告: Statistical Mechanics of Human Dynamics 8 月 3-7 日 兰州大学 Lanzhou OCPA6 第六届全球华人物理学大会,汪秉宏为 非线性及统计物理组 分会 协调人,作统计物理分组邀请报告 Statistical Mechanics and Dynamical Models of Human Behaviors 8 月 13-15 日 南京师大, 第 5 届海峡两岸统计物理会议 汪秉宏 组委会 主席 汪秉宏 大会邀请报告:人类行为的动力学与统计力学研究 10 月 27-28 日 城市交通运行监测与评价 国际研讨会, 北京交通委员会 组织 汪秉宏邀请报告: 交通灯变化周期与交通堵塞出现迟早之关系 国内学术交流 2008年: 8月3-7日 四川峨眉山, 全国数学力学物理学高新技术交叉学术会议(MMPH-12) (汪秉宏为组委会副主席,在该次会议上被选为 全国数学力学物理学高新技术交叉学会副理事长,并确认为 复杂性科学专业委员会主任) 2009年: 1 月 4-8 日 黄山 第四课题组承办 973 项目成果汇报会 1 月 21-22 日 安徽金孔雀度假村 主办 中科大理论物理研究所 学术报告聚会 汪秉宏 会议组委会主席 5 月 18-19 日 汪秉宏教授受武汉大学 通讯网络国家实验室之 邀请 做学术报告:题目:复杂网络理论应用于下一代通讯网络拓扑结构与交通通讯协议研究 7 月 11-14 日 长春市(长白山)吉林大学 973 项目年中汇报会议 10 月 15-18 日 青岛大学 第五届全国复杂网络学术会议( CCCN09 )汪秉宏 程序委员会 主席 9 月 17-20 日 上海交通大学, 中国物理学会 2009 年度秋季会议 汪秉宏 做 非线性统计物理分组 邀请报告 人类迁移性中的标度律之起源 人才培养情况 2008 年: 研究生高坤、殷传洋 获博士学位 朱桂妹、朱志明、张明锋、 吴刚 获硕士学位。。 2009 年: 博士后赵明、刘建国出站,分别到广西师范大学、上海理工大学任教。 王巧鸣、田宝美两人获硕士学位。 周涛、姜罗罗、韩筱璞、史冬梅、刘润然、杨涵新、孙舵等博士生 获求是奖、光华奖等各种研究生奖。 邓友金、陈志作为海外人才引进到中国科学技术大学理论物理研究所复杂系统研究组。 邓友金获中科院百人计划候选者。 博士生王文旭获安徽省优秀博士论文奖。 汪秉宏获中科大优秀博士生导师奖。 学位论文清单 博士学位论文 : 毕业时间 博士生 姓名 研究方向 (论文题目) 研究生发表论文数 2008-5 高坤 从基本图方法到三相交通流理论 ― 交通流元胞自动机模型理论研究 11 (其中 5 篇为第 1 作者) 2008-5 殷传洋 复杂网络上的传播和耦合动力学过程研究 9 (其中 4 篇为第 1 作者) 硕士学位论文 : 朱桂妹: 复杂网络上的局域化 ( 2008年3月) 朱志明: 网络上的演化博弈( 2008年4月) 张明锋:网络上的疾病传播及演化博弈( 2008年5月) 吴刚: 群聚系数在合作动力学中起的作用( 2008年10月) 田宝美:基于 Vicsek 模型的自驱动集群动力学研究(2009年7月) (发表论文: Bao-mei Tian, HanxinYang, Wei Li, Tao Zhou, Wen-Xu Wang,and Bing-Hong Wang : Opitimal view angle in collective dynamics of Self-propelled Agents Phys.Rev.E_79_(2009) 052102 ) 王巧鸣:交通流瓶颈处的复杂动态特性研究( 2009年7月) (发表论文: QM Wang R Jiang XY Sun BH Wang , Assigning on-ramps' flows to maximize highway capacity Physica A 388(2009)3931-3938 ) 博士后出站报告 : 出站时间 博士后姓名 研究方向 2009-3 赵明 复杂网络上动力系统之同步研究 2009-7 刘建国 复杂网络的演化动力学及网络上的动力学过程研究
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