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[论文校样]统计物理与网络科学面临的若干挑战与思考: fangjinqin 2010-12-8 09:14; 统计物理与网络科学面临的若干挑战与思考; 个人分类: 科学论坛|4513 次阅读|4 个评论

网络科学与统计物理面临的挑战与思考: 热度 2 fangjinqin 2010-11-13 11:45; 网络科学与统计物理面临的挑战与思考毕桥方锦清按语：最近我们合作基本完成了网络科学与统计物理方法书稿的撰写工作，即将交付出版。这是该书的结束语。全书分三大部分共有30章。以后可能会陆续公布诸论和一些章节的内容，提供这里请大家提出宝贵意见。网络科学的研究方兴未艾，课题不断涌现，与其密切相关的非平衡态统计物理，需要不断创新；两者紧密结合，任重道远。在结束本书之前，我们不得不思考这样一个撩人心肺的问题：什么是下一个网络科学和非平衡统计物理需要攻克的最主要的前沿问题？网络科学方面的问题 barabasi 已经作了比较明确的回答：寻找或发现网络的动力学普适规律及其同网络拓扑结构、功能的关系就是前沿课题之一。正如 Barabasi 的洞察那样：我们需要攻克下一个前沿问题，就是理解在网络中发生的动力学过程。而问题在于我们已经有了几乎和复杂系统一样多的动力学现象。尽管是多种多样的，但是否有这样的可能：这些动力学过程有着一些共同的特征？可以预言：动力学共性是存在的，只是迄今暂时还没有完全揭开它们普遍性的理论框架。这里必然存在丰富多彩的非平衡统计物理过程，这样找到构成复杂系统的理论基础离不开统计力学方法，也就是说，与网络拓扑结构的普遍性相比，构成网络动力学共性的基础不可能没有统计物理理论与方法的卷入，因此，很自然迫切要求统计物理方法的创新和发展。进而，理论上自然提出问题，网络科学是否存在或需要建立一套复杂网络的基本动力学方程？这一切似乎又离不开 Liouville 方程， Schrodinger 方程和 Hamiltonian 。什么又是网络的 Hamiltonian 的清晰形式？事实上，对任何特定的网络来说，都不过是节点及（正在生长或消灭的）特定节点间的相互作用或连线的集合，理论上，都具有一定的能量结构，所以对应的 Hamiltonian 表述应该具有意义，但具体的网络 Hamiltonian 形式还需发展。不论怎样，能谱和特征谱的分析是同网络动力学性质密切联系的，并且同网络的拓扑结构也紧密相关，这些我们在本书关于微观网络的研究中已有所表现。网络的信息方面是否也存在着基本的普适规律？信息是不是也是网络的基本要素？网络的信息、能量和动力学三者是怎样互动？它们如何影响网络拓扑性质和功能？在回答这些奥妙问题之前，我们建议读者体会本书所介绍的量子信息基本方程，这些方程是可以看作自然界关于信息、能量和动力学三者关系的基本方程；复杂网络看来应该也不例外。网络的小世界原理或许是最小作用原理在网络世界的反映，而网络的度分布幂律定律，也不应是唯一的，事实上，实际网络还存在网络的度分布服从其它函数系分布形式，不同的函数系分布对应于不同类型的实际网络，虽然许多实际网络像 B A 网络一样其度幂律分布具有普遍性，但是也存在一大类（微观）网络度分布是广义指数形式的分布，而网络能量往往同指数上的变量有关。显然，搞清楚这一发展的物理过程、现象和规律，统计物理具有不可推辞的责任。实际上从本书已经知道：统计物理包含平衡态和非平衡态两部分。平衡态统计物理，经过一百多年的研究和完善，迄今博大精深，许多概念和方法已臻成熟，但是如何应用到具体网络模型上，还需要磨练和创新。比如上面提到的，如何提炼出网络模型的 Hamiltonian ，就是一个难点。另外还有一个统计物理概念同网络概念协调的问题。例如，在量子网络中度、度分布所对应的算子是什么？如何通过密度算子算出度、度分布期望值。另一方面，非平衡态统计物理，其目的是想从大量微观粒子的运动规律出发研究和理解非平衡态宏观系统的运动性质和演化规律，它作为一个独立活跃的学科广受重视，仅是近四五十年的事情，目前仍处于发展阶段。统计物理的基本矛盾是：自然界所有实际宏观热力学过程都是有方向性的或不可逆的，而经典力学和量子力学所反映的物理规律都是可逆的，因而在建立非平衡态统计物理时，首先面临的难题就是不可逆性佯缪：为何微观动力学是可逆的而宏观统计热力学过程却是不可逆的？这个矛盾自 Boltzmann 以来一直困扰着很多物理学家。它在现有统计物理中的具体表现为：时间反演对称的 Liouville 方程，长期被认为是统计物理基本方程，它与平衡态统计物理中微正则、正则和巨正则三个统计系综分布函数是协调的，可用它来计算平衡态的熵。然而，当用它来推算和解释非平衡态宏观系统的不可逆性、熵增加定律和流体力学方程等时，若不补充任何假设，总不能给出正确结果，甚至根本不可能简洁统一严格地给出各种正确结果。这一点对网络科学的发展犹为重要，因为绝大部分网络，如果具有复杂性的话，是开放的，不可逆的，可以演化的，包含着随机性和确定性，可以是混沌的，自相似的，等等，非平衡态统计物理才是有效的处理手段。于是人们自然要探索，网络科学的深入发展就需要我们探索：不可逆性佯谬的起源究竟是什么？是否因为统计热力学规律本质上有别于动力学规律？若是，两者究竟有何差别？非平衡态统计物理是否有基本方程？若有，它是什么形式？可否由它提供一个包括非平衡态和平衡态统一的理论框架？网络非平衡熵是否遵守什么演化方程？若是，它又是什么形式？熵产生率、即熵增加定律的微观物理基础是什么？可否由一个简明公式描述之？孤立网络系统的熵是否永远只增不减？开放网络的熵又如何推动网络演化？所这些问题，能否从一套新的基本方程出发进行统一解答之？近十多年，许多研究围绕这些问题中的部分进行了新探索，力图发现统计物理新的基本方程。但是要获得普适的、大家都接受的平衡态和非平衡态统计物理基本方程，谈何容易？ Liouville 方程后面新项的添加，要同复杂的系统协调，目前还无一个方程达到。在这一问题上我们推荐子动力学方程和非平衡态系综理论。这是因为，首先， Liouville 方程对平衡态封闭统计系统肯定成立，这就是说，对于任何开放体系，都可以加上环境部分而形成一个平衡态封闭系统，于是 Liouville 方程对这样的总系统是成立的。其次，要抛弃求迹运算获得待求开放体系约化分布函数的方法！本书中的工作表明：子系统的密度分布是不能简单地通过求迹运算而获得的。它需要系统开放体系的自由 Hamiltonian 的本征投影算符加上总系统 Hanmiltonian 的本征投影算符的共同作用才能获得，并且所满足的方程不简单是原来的 Liouville 方程，而是子动力学方程，原来 Liouville 算子已变成中介（或碰撞）算子，他们之间通过相似变换才能联系起来，并且对应于不可逆系统，这一变换是非么正的。这样一来，由对原 Liouville 算子进行非么正相似变换而构造的中介（或碰撞）算子所带来的子动力学方程就是一个统计物理新的基本方程。当相似变换是么正时，这一方程就退回到原 Liouville 方程的等价表示，并且中介（或碰撞）算子同原 Liouville 算子具有相同的谱结构，那么显然，这时它们所对应的三大系综密度算子计算公式是相同的。我们提出子动力学方程就是一个适应于（非）平衡态统计物理新的基本方程，是基于我们过去多年的工作和布鲁塞尔学派三代学者的基础工作。这个方程导出，正如大家在本书中所看到的，基本上没有动用假设，有的只是我们对 Rigged Hilbert （ Liouville ）空间的认识和正确的算子代数的运算，所以说，应该还是可以被学界接受的。但是，子动力学的理论还需要完善和发展，比如说，函数空间扩张的理论仍需要完善，在网络模型中投影密度算子构造，等等。这些都需要研究者具有一定的泛函分析和算子代数基础，需要较深的解析技巧。这可能是目前网络科学和统计物理研究的大环境所缺乏的。大多数人们急于挤入计算机模拟、数值计算和模型翻新的热流之中，缺乏解析计算，不知我们突破无标度网络理论和小世界网络理论还需多长时间？又在什么时候能建立非平衡态统计物理的系综理论？本书作为抛砖引玉，建议研究者对量子网络为代表的微观网络给予应有的重视。目前，网络科学的主题是， 98%-99% 的论文都集中在经典网络，发展不平衡，可能是不正常和不成熟的一种表现，因为整个世界，未来极有可能是朝着量子信息，量子网络和纳米技术等的方向前进，我们如何在这当中发挥更大的作用，真正有所作为，有所创新，有所前进。对于今后网络科学的研究方向，我们提出以下见解提供参考。第一 , 进一步探索网络科学前沿问题，需要建立网络科学的统一理论框架（体系）：这需要深入探索和发现构成复杂系统基础的理论核心，形成统一理论框架，以便能够进一步揭示和深入了解发生在网络系统中的动力学过程及其物理演化机制问题，需要定性和定量地深刻理解所能感知的复杂系统的行为及其演化特性，揭示复杂网络的拓扑、动力学和功能之间的普遍联系（规律性）。因此，这必然与许多交叉领域的前沿课题密切相关。例如，探索脑神经网络是 21 世纪科学的主要前沿领域之一。第二 , 努力突破关键问题：完善数据和发挥人的想象力、创造力和智慧。今后能否保持网络科学发展的势头取得更辉煌的成果呢？回答：是可能的！主要的关键问题之一是需要更多的完善的数据。事实上，在过去的十年里大型可靠的网络数据的突现已经促进了网络理论的发展。今后几年只要能够捕获更详细数据，并能反映发生在网络系统中的动力学过程。在此基础上，关键问题之二是，人就成为了唯一的决定因素，需要依靠全世界科学家发挥高度想象力、智慧和创造力。随着现代科学技术的迅速发展，今后肯定能够挖掘和提供更多、更完善的实际数据，所以非常需要建立最广泛的科学家国际合作网，开展最密切的国内外合作研究。相信依靠全球科学家的高度（原）独创性的思维能力和智慧，有望今后 10 年进一步发现复杂网络更普遍和更深层次的规律，从而获得更深入广泛的应用。第三 , 网络科学志在探索整个自然界和人类社会：我们要认识的复杂系统，既不是细胞，也不是因特网，而是整个人类社会和自然界。这是 Barabasi 的一个大胆的预测是：由于我们每天所要使用的电器设备数量的增长，从移动电话到全球定位系统和因特网，它们已经捕获了我们生活中的一切行踪，在一个真正量化的方式下，我们首先能够认识的复杂系统不是细胞，也不是因特网，而是我们人类社会。并将实现一个真正量化的定量理解。从而必将更多揭开自然界和人类的庐山真面目。第四，瞄准共同目标：运用网络科学重新统一地认识众多传统科学：对于复杂网络系统而言，节点（组元）之间内在的相互连接（关系）特别重要，这正是人们关注网络的原因。今天，对网络系统的认识已经成为一系列传统学科的共同目标，也就是今后需要运用网络科学科学观来重新统一认识许多传统学科 . 例如：计算机科学家正在绘制下一代互联网和万维网的结构与功能；流行病学家追踪病毒传播与传输网络；细胞生物学家使用网络来研究信号传导和代谢过程及其应用；生物神经科学家正在探索完全的大脑神经网络图；。总之，我们需要运用网络科学重新统一地认识众多传统科学。第五 , 当务之急是开展重大网络工程与实际应用研究工作：特别是涉及网络安全等问题。美国已经把网络科学与工程提到日程，并推荐必须大力支持研究的四大方面：（ 1 ）加强未来互联网技术的实验与理论两方面的研究工作：（ 2 ）重建和扩大实验室规模、改善实验方法与技术，加大奖励制度以促进网络工作者发挥重大作用；（ 2 ）大力培养和支持网络工程设计有关的科技活动，包括理论计算机科学、网络科学新课题和其他相关的理论课题的研究；（ 3 ）支持更广泛的交叉科学研究活动，以便深刻理解和设计未来的包括互联网在内各种网络。我们需要特别关注发达国家正在加紧开展中的网络中心战问题。第七 , 应用多学科的知识体系、方法论和专家系统，完善网络科学的理论体系：充分利用、借鉴和吸收众多现代科学的优势，如我国系统科学中的综合集成方法，或从定性到定量综合集成研讨厅体系，既运用整体综合方法，又利用还原论的系统分解法，在分解后研究的基础上，进行综合集成到整体。这样相结合方法，具有灵活性、适应性和实用性。我们能否把它推广到复杂巨网络系统的研究中，值得进行试验研究。第八，今后需要建立最广泛的科学家国际合作网，开展最密切的国内外合作研究。只有最大限度地调动和依靠全球科学家的高度独创性的思维能力和智慧，才有望在今后 10 年进一步揭开复杂网络更普遍和更深层次的规律，从而推动更深入的工程方面的实际应用。第九 , 努力探索网络科学与艺术的和谐统一：科学求真，真中涵美；艺术审美，美不离真，这是长期以来众多有识人士的精辟概括。为了更深刻地描述真实的自然界和人类社会，网络科学和其他科学（如纳米科学）一样，应该能够达到科学与艺术的和谐统一，即科学与艺术是相通性和统一性。歌德说过：我们必须把科学当作艺术，然后才能从科学得到完整的知识。罗素也说过：数学，如果公正地看，包含的不仅是真理，也是无上的美一种冷峻的美，恰像一尊雕刻一样。由此可见，科学与艺术的和谐统一是必然的发展趋势。网络科学毫不例外，一张张美妙的复杂网络图就是一个个珍贵的艺术品。如果利用艺术的想象对复杂网络图进行再创造，提倡和促进科学家与艺术家进行共同的艺术创作，不久的将来能够达到网络科学与艺术的和谐统一，这是网络科学工作者努力探索的目标之一。我们坚信：网络科学与统计物理在更深入的交叉研究中，一定能够相互促进，相辅相成，相得益彰，共同获得进一步发展和完善。今后统计物理理论方法在网络科学的应用中必将发挥更大的作用，推进网络科学与工程的研究和发展，以取得新的更加辉煌的成果，造福于全人类。显然，我们面临的挑战，任重道远，但是前途光明。我们寄无限希望于我国的年轻一代，他们一定能够作出无愧于时代的贡献。; 个人分类: 科学论坛|5097 次阅读|9 个评论

“网络科学专刊”总序：共话我国网络科学: fangjinqin 2010-10-6 11:55; 《复杂系统与复杂性科学》的网络科学专刊编辑即将完成，很快就与读者见面了，下面是新修改的总序言。如有什么建议和意见还请反馈给我。网络科学专刊序言共话我国网络科学十年回眸与展望方锦清在世纪之交，国际上复杂网络研究取得了突破性进展，发现了小世界网络、无标度网络和可导航性网络等一系列创新知识，逐步形成了一个崭新的广泛交叉的网络科学与工程研究领域，引起了国内外的高度重视和普遍关注，激起了研究浪潮，并已取得了辉煌的成果。为了纪念网络科学诞生十周年， 2009 年 7 月美国《 Science 》（科学）出版了复杂系统与复杂网络专辑，相对集中反映了国际上十年来网络科学与应用研究的基本概况、若干重要进展和存在的问题。在国际网络科学迅猛发展的推动下，我国网络科学从 2000 年起步，至今也迈过了第十年征程。我国举行的最早涉及复杂网络的学术会议有： 2001 年第一届亚太地区混沌控制与同步研讨会， 2002 年国防系统全国战争复杂性与信息化战争模拟高层研讨会， 2003 年第一届海峡两岸统计物理会议、 2004 年第一届网络科学论坛、 2005 年全国复杂网络会议，这些系列会议截止 2010 年都分别举行了四、五、六届了，同时在国内举行了多次国际复杂性科学会议、全国凝聚态理论与统计物理会议和全国物理学秋季会议等，这些会议都离不开专题探讨复杂系统与复杂网络。这些国内外会议和 2000-2009 期间我国学者发表的 1318 篇论文充分反映了我国网络科学与工程的学术活动的活跃程度和迅猛进展的态势，推动了国内外学术的广泛交流。从专刊文章介绍可见，十年来我国网络科学与国际上并驾齐驱，同步发展，成绩骄人。为了回眸过去，展望未来 , 在《复杂系统与复杂性科学》杂志的主编张嗣瀛先生的倡议下，我们复杂网络论坛圈授命组织这个专刊的任务，已于 2010 年 4 月至 7 月开展了网络科学专刊征文，专刊的主题为共话网络科学：回眸与展望。正值我国网络科学开展十周年之际， 2009 年在复杂网络论坛圈开展了对《科学》复杂系统与网络专辑的评论、《复杂网络观察》博文大赛和《第六届全国网络科学论坛》及二次知识竞赛等学术交流活动，在此基础上，为了进一步总结过去，共创未来，以推动和促进我国网络科学与应用而组织了网络科学十周年学术纪念活动。这次专刊主要通过综述评论文，研究论文及优秀博文汇萃等多种形式相结合，面向网络科学与工程领域的所有科技工作者和研究生，鼓励中青年积极参与。令人可喜的是，共话网络科学：回眸与展望征文很快得到了我国同行和海外华人的广泛支持和积极响应，一篇篇佳文从四面八方飞来，一朵朵鲜花汇成万紫千红的丰收景象，迎来喜看网络千重浪，华夏英杰竞涌现的大好局面。本次专刊与广大读者见面了，整个内容由三大部分组成：（一）回眸与展望篇近年来国内的若干进展概况该栏目汇集了国内学者十几篇的论谈，高瞻远瞩，各具特色，共话我国网络科学的十年历程，简要回顾了国内网络科学的主要课题及其成果，突出了近年来的若干研究进展，并展望了未来的研究方向与发展前景。这些文章既从各个侧面反映我国十年来网络科学的脉络和概貌 , 又面对挑战共谋了我国网络科学与工程的未来发展。共同期望和坚信：在全国同行勇于攀登、共创未来的拼搏下，我国网络科学与工程在下一个十年必能更上一层楼，必将取得在国际上更有影响的重要研究成果 , 并尽快造福于我国人民和全人类！（二）评论与论文篇。该栏目采取长篇评论、短评及论文三结合形式，既对 2009 年《科学专辑》中的若干带方向性的重要课题进行评论和展望，又尽量发表一些反映我国近年来若干课题的新论文。迄今已经和将继续收到一大批最新论文和综述评文，由于本专刊篇幅所限，这里首先发表其中 10 篇，主要课题包括：几何增长网络理论、网络拓扑特性识别方法、生物神经网络系统动力学、互联网与神经学、人类行为动力学、网络科学在反恐中的应用、多智能体一致性和产业竞争网与高科技网等。其他一批论文将在后续专刊（栏）里发表，读者从中窥见近年来我国网络科学与工程的蓬勃发展的可喜态势。（三）博文汇萃篇。该栏目集萃了复杂网络论坛圈从 2010 年 2 月至 7 月开展以主题为复杂网络观察的博文大赛中获奖的优秀作品及相关博文。这些博文思维开阔，各具风格，内容丰富，形式多样，短小精悍。令人高兴的是，涌现了一批年轻有为的学子，大赛中出现了百家争鸣，百花齐放的生动局面，值得今后进一步发扬光大！总之，本专刊意在与全国广大交叉科技工作者一道，寄厚望于我国年轻一代，激励斗志，认清方向，再接再厉，勇攀高峰，共同推动我国网络科学与工程的更深入的研究 , 进一步扩大国内外的学术交流，大力促进我国网络科学持续稳健地向前发展 .; 个人分类: 学术交流|3961 次阅读|6 个评论

足球的复杂网络: zhaoxing 2010-6-20 12:02; 看世界杯,突然联想到是否能用网络去抽象足球运动？一个最简网络模型构建：比赛中，球员为节点，传球为有向联系。利用现有复杂网络和社会网络的定量方法，或能有有趣发现。例如，哪个球员才是场上隐藏的关键节点，哪些球员之间看似漫不经心的配合才是球队进攻的关键。而作为对手去分析，就该紧密盯防对方关键球员节点，重点阻断对方关键传球联系。根据很多经验，这些常常并不是表面上看来这么简单。用网络方法，或许能深层次抽象。其它相似的团体协作运动也可以此类推。; 个人分类: 网络科学|2804 次阅读|10 个评论

我们需要这样的毛遂自荐: Fangjinqin 2010-4-28 09:35; 我们需要这样的毛遂自荐方锦清 2010 年 4 月 24 日，我收到清华大学复杂工程系统实验室主任的来函，介绍了他们实验室在互联网方面取得的科研成果。我也通过网上了解（请见附件，有记者报道），他们情况属实。我立即回函表示同意，并邀请他们来今年北京论坛上作个大会报告。其实，我一直希望我国搞网络科学理论及其应用与从事互联网工程的两大块的科技人员能够彼此沟通和加强交流与合作，共同相互促进，加速推动我国复杂网络科学与技术的研究整体更上一层楼，在国际上有比较大的贡献和影响。今年北京第六届全国网络科学论坛已经邀请了 2-3 位从事互联网专家和学者来作大会报告，并非常希望和欢迎有更多的这样的毛遂自荐的科技工作者和研究生来参加北京论坛盛会。这次论坛时间长，我国交叉领域的人员将广泛参加，并受到欢迎.因此，我相信：我国这两方面的结合将会有所改观，这是一个可喜现象和良好的开端。下面是来信与报道。方教授:您好！我们从 1999 年至今一直做互联网复杂性研究，从开始的复杂性认识（如网络中多个物理参量在协议的非线性作用下所呈现出来的幂律特征，节点之间在畅通、亚临界、临界、拥塞等不同态的关联与拥塞的传播），到后来的 TCP 协议建模（首次提出用郎之万方程），到现在的网络主流业务（ P2P 、 HTTP 两种）的动态演化规律、其对网络特别是骨干网的压力、解决方案等。我们对清华、北邮两校的网络数据进行了很深入的统计分析，提出了一种新的研究方法：把众多共享信息的网络节点分成用户节点族和资源节点族，通过两个族之间的相互作用关系，反映出网络整体的加权特征及其演化规律，目的是寻求从 P2P 到热门站点广播之间的过渡模式。这种研究方法是前所未有的，我们在数据包层的分析方法也是无人做过的，得到了一些很有价值的结论。我们相信，这将对我国网络的研究和发展起到很重要的作用。请问方老师，我们可否在今年的 7 月末 8 月初的第六届网络科学论坛上做一个大会报告？如果可能，我们会认真准备。我知道，我们的工作在国内尚无较大的影响力，也没有院士支撑，恐怕人微言轻。今邮件打扰，唐突者望见谅！另：我目前负责一项国家自然科学基金的重点项目非对称广域覆盖信息共享网络理论与关键技术。教授(名字从略) Dept. of Elect. Engr Tsinghua Univ. Beijng, 100084 2010-04-24 附：网上记者报道： 4 月月 11 日上午，记者来到清华大学复杂工程系统实验室。该实验室是我国人工生命理论研究的基地，他们新近成功地研发了蚂蚁路由算法在因特网上的应用技术。在研发人员的指点下，记者坐在一个蚂蚁路由算法的仿真网络前。仿真的网络节点很多，一如大网。当记者点击源节点后，向很远的目标节点发出一个数据包。模拟开始后，屏幕上许多显示成黑色小方块的小蚂蚁背着数据包开始传输，一开始它们显得有点乱，四处乱窜，但几秒钟后，小蚂蚁们就在众多的节点中找到了最优路径，并把数据很快有序地传输到目标节点。记者在研究人员的授意下，将这个最优路径阻断，但小蚂蚁们又很快找到阻断后的最优路径，完成传输任务。看着蚂蚁们快速、高利用率地完成任务，记者很有感慨。研究人员趁机道曰：人工生命技术就是给一个组织赋予了生命的涵义。; 个人分类: 学术交流|4021 次阅读|3 个评论

开展讨论:网络科学怎么深入应用于社会人文领域: Fangjinqin 2010-4-6 08:39; 开展讨论:网络科学怎么深入应用于社会人文领域老谭：信悉。我认为，这里提出一个很有意义的重要课题：怎么应用复杂网络科学的观点和理论方法来观察社会人文领域。迄今,社会网络就是一大研究领域,国内外已经开展了不少工作，有了长足发展。特别是，国际上重新发现小世界现象和六度分离就是在社会网络领域。我曾经在发表自己的论文中提出我的观点：认为我国王勃的一首唐诗：海外存知己天涯若比邻，已经反映了我国一千多年前，祖先已经在社会人文领域就认识到小世界现象了，还有类似的诗词都以美妙的诗句生动而淋漓尽致地表达出来了。请问：你们同不同意我的观点啊？我们可以进行挖掘我国的社会、人文和哲学宝库.目前社会网络正在研究空间拓扑的幂律特性，我国学者有自己的研究特色，但是仍然需要继续进一步探索其奥秘，内容丰富多采。我认为，社会人文领域的复杂网络的研究将是大有作为的. 你对于社会管理颇有研究，我希望你及其广大社会人文的工作者和研究生，能够加入这个广阔的研究天地，继承和发扬中华民族的优秀传统和优势，必将对世界文明再次作出新的贡献！让我们通过这个专题的讨论,大家一起来畅所欲言,广开思路,把这次博文竞赛引向更加众多的应用领域! 方锦清 20100406 在2010-04-05 22:26:13，tanrenzhongtanrenzhong@163.com 写道：方老师，好！我偶得一思，拟每日一博文，研究探讨复杂科学在社会人文领域的［复杂网络观察］，这里且先以谈学术环境兼回复网友老子下岗之感叹一文将话题引出，不知可否？人中敬上谈学术环境兼回复网友老子下岗之感叹昨天我写了一篇想象老子其人今若在的博文，方老师热情地将文章贴于论坛的显要处。有博友感叹：老子其人今若在，一定下岗。其实，老子当时也是下岗的。是呵，凡是了解中国学术环境的学子，都会有这样的感觉！这是为什么呢？原因就在于这些学子对现实学术氛围是感同身受的，不然怎么会有钱老的疑虑与温总理的焦灼？老子当时是下岗了，可还有尹喜子将道德经传了下来，说明当时的社会乃不乏有识之士！而有识之士的存在，学术就有希望；学术有希望，代表着社会进步的希望。温总理和钱老焦灼和疑惑的焦点是什么？这就是对现实社会为什么老是冒不出杰出人才的反思！其忧虑点在什么地方呢？应该就是环境！环境具有出人才的两个要素： 1 、有人才成长的环境； 2 、有辨识人才伯乐存在的环境。前者自孟子提出天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为，所以动心忍性，增益其所不能以来，历经千年传统文化的浸润，说明中国社会的生态环境具有出人才的条件：有艰难的环境，亦有与之相应的战胜艰难的文化；而后者在出人才这个问题中，所扮演的却是非常关键的角色，这由千年前韩愈曾道出的：世有伯乐，然后有千里马，千里马常有，而伯乐不常有的名言可以证明。由此，我们可知老子之人其实是常有的，弥足珍贵的也许是尹喜子之人的存在了。尹喜子之人的可贵之处，反映在其于木秀于林，风必摧之；堆出于岸，流必湍之；行高于人，众必非之传统的摧残人才环境中，仍能使人才的思想见之于世！综上所述，我们可知后者是我们环境能出人才的最重要的条件。在《复杂论坛》多次谈起环境问题，不仅因为其与学术活动密切相关，更因其与复杂性问题也直接关联。在下面的日子中，我将一步步地把环境与复杂性科学结合起来阐述，逐渐剝析复杂科学在社会人文范畴内的现象特征、本质、和行为手段。这既是一个严肃的学术话题，也是一件生动和有趣的学术性实践。能任由思想在这样的学术氛围中畅想前沿话题，既得益于现代网络的开放条件，更得益于科学网给我们提供的讨论环境、以及有方老师这样正直的科学前辈不遗余力的支持。在此谨向科学网编辑和圈主方老师致敬！并欢迎众博友批评、拍砖！; 个人分类: 学术交流|4598 次阅读|3 个评论

关于优秀博文大赛公告: fangjinqin 2010-2-26 09:31; “复杂网络论坛圈” 关于优秀博文大赛公告主题：复杂网络观察 “复杂网络论坛”优秀博文大赛组委会 2010 年2 月26 日一、竞赛宗旨在科学网的“复杂网络论坛圈”成立三个月之际，为了充分交流国内学术界对于网络科学的研究现状、未来及热点问题的看法，今由“科学网博客 - 复杂网络论坛圈”组织发起本次博文竞赛活动，希望能够以一种生动活泼的、自由开放的、非正式的学术探索的方式，讨论复杂网络科学研究中的若干值得关注的问题，以促进和推动我国网络科学研究继续高效、稳定、健康地向前发展。二、竞赛议题 1．复杂网络科学研究未来发展的趋势是什么？ 2．近期和将来有哪些问题将成为复杂网络研究的热点？ 3．复杂网络科学研究将来最可能在哪些问题上形成突破？ 4．我国和国际上网络科学研究之间的差距、存在的不足或哪些问题？ 5．网络科学研究与其他学科之间的思想、观念和方法的内在关系和区别何在？怎么调动交叉科学的优势而形成合力？ 6．任何感兴趣的有意义的具体网络研究方向、现状和问题？ …… 提倡博文的题材内容和形式多种多样，个人博文数量不限。期盼大家广泛踊跃参与。三、竞赛性质本竞赛属于“科学网博客 - 复杂网络论坛圈”组织的一种民间性质的学术活动，因而同时得到中国工业与应用数学学会的复杂系统与复杂网络专业委员会的支持。四、竞赛规则 1 ．时间： 2010 年 2 月 26 日至 5 月 26 日 2 ．凡博客发表在“科学网博客 - 复杂网络论坛圈”或科学网博客上并在关键词中注明或参赛博文或推荐到复杂网络圈子的博文，均视为参赛作品。 3 ．非科学网博客成员可以向科学网申请注册，也可撰文直接发送给评委会成员，参赛作品将在博客圈公布。 4 ．注意：博文内容应是未在其他期刊上以综述或者评论文章形式发表过，尽量不包含数学符号和数学公式，避免过多参考文献。 5 ．评奖委员会将在 5 月 10 号左右公布入围博文作品，并提供所有论文链接和编号，最后获奖作品将由复杂网络博客圈用户投票和评委会共同确认，评选出数篇不同等级的优秀获奖博文，结果将于“复杂网络论坛圈”成立半周年 5 月 26 日纪念日在网上公布。 6 ．组织和评委成员不参加博文竞赛评选，但是可以发表自己的博文参与活动，共同活跃 “复杂网络论坛圈”的首次博文竞赛。四、竞赛奖励 1 ．获奖优秀博文按照获奖等级不同，颁发奖状及精美奖品。 2 ．建议在今年召开的全国复杂网络会议（苏州）或全国网络科学论坛（北京）上组织一个专题子论坛（分会），宣讲获奖博文并正式颁奖。 3 ．获奖博文拟单独或与上述会议 - 论坛文集一起出版。五、竞赛组委会兼评委会委员：方锦清 : Email ： fjq96@126.com 李兵 : Email : bingli@whu.edu.cn 周涛 : Email: zhutouster@gmail.com 陈关荣 Email ： gchen@ee.cityu.edu.hk 汪秉宏： Email: bhwang@ustc.edu.cn 汪小帆 Email ： xfwang@sjtu.edu.cn 吕金虎： Email ： jhlu@iss.ac.cn; 个人分类: 科学论坛|6669 次阅读|8 个评论

短评：我国网络科学迎来开门红: Fangjinqin 2010-2-25 11:22; 短评：我国网络科学迎来开门红方锦清 2010 年虎年，吉祥高照，我国网络科学迎来开门红，我们中国人已经分别在三个国际高端期刊 Science, Physics Review Letter 和 Nature 上出现原创性论文和新闻评论. 请看： http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=296327 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=293121 http://www.nature.com/news/2010/100222/full/news.2010.86.html 我认为，他们的成功有三大特点：一、他们都是年轻人，富有创新精神；二、他们都是探索网络科学新的生长点和前沿课题；三、他们都直接参与了国际课题的合作。我们“复杂网络论坛圈”向这些年轻有为的佼佼者表示热烈的祝贺！希望他们：戒骄戒躁，再接再厉，乘虎气冲天的东风，继续攀登网络科学新高峰！为我国和世界科学作出更大的贡献！同时，在这里预告：在科学网“复杂网络论坛圈” 2010 年 2 月 26 日成立三个月之际，为了充分交流国内学术界对于网络科学的研究现状、未来及热点问题的看法， “复杂网络论坛圈”近日即将发出：关于优秀博文大赛公告主题：复杂网络观察组织举行为期约 3 个月博文竞赛活动，希望能够以一种生动活泼的、自由开放的、非正式的学术探索的方式，激发创新精神，探讨网络科学研究中的若干值得关注的课题，以促进和推动我国网络科学研究继续高效、稳定、健康地向前发展。希望广大网友、研究生、科学工作者都来积极参与啊！我们期盼不断出现蒸蒸日上的喜人景象！; 个人分类: 科学论坛|3572 次阅读|3 个评论

网络科学维基（netwiki）推荐（值得关注于网络分析的人看看）: zhanghaisu 2009-12-30 15:28; 张海粟发现一个关于网络科学的非常好的网站： http://netwiki.amath.unc.edu/Main/HomePage 有关于网络分析和复杂网络方面的非常全的观点、技术、论文、代码、数据等等。而且，这是一个维基网站，随时可以被大家加上新的东西。任何人可以随时更新，保持新鲜度。当然，历史记录你也可以回溯到。主要内容有： Netwiki Home Concepts Data Formats Gallery Networks Conferences Networks Links Networks Literature Networks People Profiles Shared Code Shared Data Visualize Communities 尤其是代码（ Shared Code ）和数据（ Shared Data ）这两块，可以加速很多研究进程喔。 PS：好久没有上网了，惭愧，呵呵。; 个人分类: 复杂网络演化|6124 次阅读|3 个评论

先睹为快(2): 网络科学论坛人物特写与会场特写: Fangjinqin 2009-12-26 08:59; 附录: 第五届全国网络科学论坛会场部分特写照片; 个人分类: 科学论坛|3204 次阅读|1 个评论

先睹为快(1): 第五届全国网络科学论坛的集体会场照片(1): Fangjinqin 2009-12-24 22:08; 第五届全国网络科学论坛的集体合影和会场照片(1) 我们将陆续公布论坛照片,并欢迎大家提供个人拍照照片(请看附件1) 学术沙龙主持人:赵明和胡延庆附件1-汪秉宏提供的集体合影; 个人分类: 科学论坛|4333 次阅读|5 个评论

进一步参与讨论:网络科学的若干挑战性课题(论文摘录): Fangjinqin 2009-11-28 15:25; 网络科学的若干挑战性课题为了进一步参加讨论网络科学与应用的研究方向.我这里摘录自己即将发表在原子能科学技术杂志上的论文:核科技领域相关的若干复杂网络研究进展与应用前景一文中的第8节内容. 展望未来，网络科学的理论及其应用的研究面临着许多挑战性的课题，这正是网络科学深入开展研究和继续发展的强大推动力。概括说来，网络科学值得进一步研究的重大课题集中在以下几个方面。 1 ）国家及国防急需的相关课题的理论基础和应用基础研究课题网络科学的研究具有基础性、前瞻性、交叉性和应用性，对国家不仅有着极为现实的迫切意义，而且具有长远重大的国防战略利益。 21 世纪是互联网和信息时代，下一代的互联网的发展必然进一步带动整个国家国民经济和国防事业各个领域的飞速发展。这对于我国核网络安全问题同样特别重要，需要加强这方面研发工作，只有确保国家及核科技的网络安全，才能在 21 世纪激烈的国际竞争和国家安全事务中立于不败之地，加快我国国防和国民经济的现代化进程。 2 ）密切关注军民两用的复杂网络安全课题的研究从国家核安全考虑，提出的主要问题有：如何应对核辐射与反核恐怖网络以及核能武器网络系统安全问题，全球核电站网络安全问题，这些复杂网络上的灾变发生或网上级联效应问题；防止计算机病毒在网络上传播和流行，怎么提高这些网络的抗攻击和抵御故障的能力等。这一系列课题直接密切关系到军民两用，即与国家和社会的迫切利益密切相关，需要加强复杂网络工程的研究、设计、防护和应用。 3 ）开展若干重大复杂网络工程的设计、实证和应用研究工作这方面的重大课题包括全球反核恐怖与防核辐射网络，核武器综合系统网络，全球生态环境网络，全球核电 - 火电联合网络，世界能源网络，军事指挥网,特别是网络中心战，国际金融网络，综合国民经济网络，各种军民通信网等。这些网络均涉及复杂网络上信息传输、安全通讯及网络上动力学特性的控制和利用等重要课题。 4 ）开展与核科学技术相关的复杂网络课题的研究一些重要的核科学与技术问题，包括:束流传输网络、链式核裂变与聚变反应、量子信息相干与强关联网络、重离子反应动力网络、重离子碰撞中多重碎裂、核化学反应网络、天体核反应网络、量子宇宙时空网络等，其中既有老课题又有前沿新课题，有些课题需要理论与实验研究以及工程开发紧密相结合，以便从网络科学与工程的角度重新认识和揭示这些课题中隐藏的新特点、新现象和新规律。综上可见，网络科学已引起了国内外不同学科的高度重视和密切关注，它正面临着理论和应用研究的艰巨挑战。同样，在核科学技术领域及相关领域中的应用研究刚刚揭开序幕，探索工作任重道远，具有很大的应用潜力和发展前景。最后，我们要特别指出， 2009 年 9 月美国高度重视把网络科学与工程的研究突出地提到议事日程，由美国麻省理工大学等十所著名大学联合组成了美国网络科学与工程委员会，该委员会提出了一个专题报告：网络科学与工程的研究议事日程，报告空前强调美国今后加强网络科学与工程的研究的重大意义和研究方向，并要求政府必须加大这方面的研究经费的投入力度。为此，委员会向美国政府的基金机构推荐必须大力支持研究的四大方面：未来互联网技术的实验研究工作；重建和扩大实验室规模、改善实验方法与技术，加大奖励制度以促进网络工作者发挥重大作用；大力培养和支持网络工程设计有关的科技活动，并包括理论计算机科学、网络科学新课题和其他相关的理论课题的研究；支持更广泛的交叉科学研究活动，以便深刻理解和设计未来的各种网络（包括互联网在内）等。; 个人分类: 信息交流|3761 次阅读|4 个评论

今后网络科学研究和应用的发展方向:对专辑: Fangjinqin 2009-11-26 18:56; 今后网络科学研究和应用的发展方向 : 对专辑九评 ( 杂感 ) 的总结和进一步讨论方锦清这是我最后一篇关于《科学》复杂系统与网络专辑的杂感（ 10 ） , 目的是对前面的 9 篇杂感所作的评论进行总结，并作为对 “复杂网络圈”开园的一个献礼，希望引起“复杂网络圈”内圈友们对《科学》上“复杂系统与网络”专辑的进一步深入探讨 : 今后网络科学研究和应用的发展方向 , 提出今后我们加强学术交流等活动的建设性建议。首先，在这里我要向组织翻译《 Science 》复杂系统与网络的专辑的所有译者（中国科技大学汪秉宏小组，以及周涛、刘建国、赵明等）表示衷心的感谢，是他（她）们为大家提供了从中文更方便快速地了解专辑文章的良机，使我们从中受益匪浅。我的 10 篇杂感也由此引发，还有许多其他同行都在热议，受益颇多，影响颇广。希望今后在我们“复杂网络圈 ”里能够继续扩大交流，大力发扬科学精神，促进和提高我国网络科学与应用的研究水平。 20 世纪八十年代，我第一次看到《 Science 》（《科学》）是在美国德州大学 ( 奥斯丁 )物理系 “ Prigogine 统计力学与复杂系统研究中心”访问期间。当时“中心”把《 Science 》放在大家每天取信信箱的桌子上，让大家自由随意地翻翻看。我那时并不在意，也只是随便翻翻看，认为它不过是图文并茂的高级科普刊物而已。真没有想到：它现在竟然成为美国最有影响的综合性科学和高级科普期刊，最能反映当前自然科学各领域研究动态和最新成果，不仅刊载论文、报告、评论简讯，还有新闻和书评等，内容十分丰富，课题非常前沿，已经成为闻名世界的最顶级刊物之一，堪称与英国的《自然》杂志并驾齐驱的世界上最有影响的两大科学刊物之一。该刊确实许多值得我国期刊努力学习的宝贵经验，也为我们树起了学术的高目标。这次我比较仔细地通读了《科学》上专辑复杂系统与网络之后，在“九评”的基础上，我认为，这个专辑有以下特色：（ 1 ）确实不得不承认《科学》杂志的文章具有前沿性、综述性、前瞻性、科普性和趣味性等几大明显的特色，很清楚地看到：绝对大多数作者的文笔流畅，深入浅出和通俗易懂地介绍了复杂系统和网络课题国际上研究的主要进展概况、脉络和发展前景，不仅起到了很好的启发作用和普及效果，而且具有引导性和推动作用 , 令人印象深刻。因此 , 引起了广泛的关注。（ 2 ）复杂系统与网络专辑共有 12 篇文章，课题内容极为丰富，它涵盖和评述了迄今网络科学的几乎所有的重要课题，比较全面地系统地总结了十年来国际上复杂网络研究在国际上所取得的突出进展和重要成果。我国与国际上该领域的研究课题基本一致，同步发展。曾经在首篇杂感里我说他们是“一小撮顶级科学家”，请大家不要误解。需要解释一下，我是指他们撰写专辑的作者们仅仅代表和“国际上极少数顶级的科学家”的研究概况，而不是国际上全部的面貌。应该肯定：他们对这个专辑作出了难得的奉献，使我们收获匪浅，但是不能排除专辑作者和题目的选择存在偏好性，多少存在不够全面和不完全性。纵观全辑，我仍然认为其中开宗名义第一篇“联系”一文倒是写得有点逊色，不够精彩、深刻和全面，提纲携领作用不很明显，某种程度上不如专辑中其他文章。当然，这不排除他们自己的局限性和偏爱，因此难免会产生不够的地方。因为实际上任何综述文恐怕都不可避免陷入一定的“误区”，更何况文章那么短小精悍的《联系》，做不到面面俱到，也就可以理解和谅解了。整个专辑各篇文章对未来网络科学的理论与应用的研究方向及实际需求都提出了看法，其中 Barabasi 对后十年网络科学与应用的发展表示乐观，这些我很赞同，也很值得我们认真思考，按照我的自己体会和想法，概括起来，有以下几方面值得我们关注。（ 1 ）下一个的前沿问题是：需要深入理解在网络中发生的动力学过程和物理机制问题，虽然我们已经了解了几乎和复杂系统一样多的动力学现象，但是仍然需要深刻理解所能感知的复杂系统的行为特性，以及物理的终极问题。（ 2 ）需要能够预测因特网等对于攻击以及交通拥堵的级连反应过程或细胞对于它所在环境变化的反应问题。（ 3 ）将继续研究和拓广的重要课题包括：生物学家研究代谢网络中的反应动力学；计算机科学家观测计算机网络中的信息流；流行病学家、社会学家以及经济学家探索社会网络系统中病毒和思想的传播、社会生态系统等。（ 4 ）探索能够解释复杂网络的普遍性（统一）框架。如果可以做到，同网络拓扑结构的普遍性相比，则可能很快就能找到构成复杂系统理论基础的核心东西。（ 5 ）目前网络科学的主要瓶颈是数据的驱动。继续挖掘系统完整的实际数据和理论研究密切结合，完全有可能保持目前的发展势头，并且在下一个十年或是更长的时间取得更好的成果。（ 6 ）唯一最需要的就是科学家的高度想象力和无限创造力，这成为下十年突破的关键所在。因为事实上大型可靠的网络数据图的突然出现在过去的十年里促进了网络理论的发展。只要在近几年能够进一步捕获发生在网络系统中的动力学过程的详细数据，无疑就是依靠全世界科学家的创造性智慧了。（ 7 ）对下十年的一个大胆预测是：我们将能够认识的复杂系统既不是细胞，也不是因特网，而是整个人类社会和自然界。这是基于：每天所要使用的电器设备数量的增长，从移动电话到全球定位系统和因特网，它们已经和将进一步捕获到我们生活中的一切行踪，并将实现一个真正量化方式的定量理解，从而揭开更多的“庐山真面目”。（ 8 ）对网络系统的认识已经成为一系列传统学科的共同目标。：细胞生物学家使用网络来研究信号传导和代谢过程，并命名在这一领域的一些应用；计算机科学家正在绘制互联网和万维网的结构；流行病学家追踪病毒传播的传输网络；脑研究者正在致力于研究连接体——一种神经水平的大脑连接图。对于复杂系统而言，组元之间内在的相互连接是如此的重要，这正是现在我们关注网络的原因。但是专辑上很少介绍以为核心的神经网络研究进展，这是这个专辑的一大不足之处。实际上，脑科学已成为 21 世纪该领域研究的主要前沿领域之一。（ 9 ）为此，我们与国际上物理学家、社会经济学家、生物学家和生态学家等应该组成浩浩荡荡科学家合网，需要付出更多的努力，共同致力于研究更加符合现实的网络理论，将为深入理解人类以及人类社会各种现象提供了新思想、新方法，并千方百计开辟更广阔的工程应用前景。（ 10 ）网络科学的理论方法必须与实际紧密相结合，并受到实际的反复检验，不断完善，推陈出新，才能进一步得到健康发展，走向康庄的正确道路，真正实现科学的辉煌。最后，我赞同李正道的一句话：科学与艺术是相通的。为了更深刻地描述真实的自然界和人类社会，网络科学应该能够达到科学与艺术和谐统一，这也是我们网络科学及其应用工作者共同追求的目标之一。另外，应该注意到，国际上确实形势逼人， 2009 年 9 月由美国麻省理工大学等十所著名大学联合组成了“美国网络科学与工程委员会”，在专题报告“网络科学与工程的研究议事日程”中，空前强调了美国今后加强网络科学与工程应用研究的重大意义和研究方向，并要求政府必须加大研究经费的投入力度，大力推荐了必须大力支持研究的四大方面：未来互联网技术的实验研究工作；重建和扩大实验室规模、改善实验方法与技术，加大奖励制度以促进网络工作者发挥重大作用；大力培养和支持网络工程设计有关的科技活动，并包括理论计算机科学、网络科学新课题和其他相关的理论课题的研究；支持更广泛的交叉科学研究活动，以便深刻理解和设计未来的各种网络（包括互联网在内）等。特别是美国国防部空前重视“网络中心战”，把它看成比美国“原子弹工程”和阿波罗登月”两大计划还重要的国家创新任务。最近美国总统奥地巴马提出要成立“网络司令部”，美国国防部在积极筹划中。这必然引起发达国家（如欧盟等）对信息网战的重视和仿效，由此可能产生的级连效应是能以控制的。目前网络科学在反恐怖网络应用在美国出现了黑暗面！它的反面教训是非常深刻的。令人更担心是，未来“网络中心战”可能会产生相当严重的不可预测性。可能产生比原子弹更大的“爆炸”威力和更严重后果。这个趋势今后应引起全世界的高度警惕和重视！让我们拭目以待。今年美国军事研究实验室已经斥资 1.62 亿美元在一个新项目“网络科学与技术联盟”上，让学术、产业和军事研究人员在“网络中心战”上形成“一条龙”态势。种种迹象表明，美国不论是民间、政府，还是军方，都可以说比任何国家都要加紧科学网络与应用的研究。鉴于对上述整体的认识，我国怎么办？我认为，在这个领域研究我国也应具有紧迫感和国际竞争强烈意识。我们不仅要跟踪国外最先进的课题，而且更要提倡大胆创新和引领潮流的大无畏精神，勇于开辟新天地。可喜的是，我国有关部门已经把网络科学与工程提到议事日程，并已把“复杂系统与复杂网络”列入我国“十二五”计划，希望国家有关部门尽快抓紧落实和实施这个网络科学任务，使我国在国际这个领域竞争中能够与他们并驾齐驱，立于不败之地，为建设创新型国家作出贡献。我们坚信：中国人有志气、有魄力、有能力，能够去攀登网络科学与应用的高峰。并急国家和国防之所需，在应用上多下功夫，为人类的和平、进步和繁荣作出应有的贡献，真正造福于人类文明。我是抛砖引玉,提供大家讨论.; 个人分类: 科学论坛|2692 次阅读|4 个评论

简讯：网络科学讲座（1，2，3）: Fangjinqin 2009-9-30 12:07; 网络科学讲座按语：应中国科技信息研究所的资源共享促进中心的邀请，国庆节前（9、29）去作了关于网络科学讲座，他们称培训，历时约三时间。讲了三个专题。我感到该中心特点是：年轻人多(女将半边天)、高学位多，思想活跃，好学多问。因此，给我留下了颇为深刻的好印象。该中心也想在网络方面开展有关研究，我觉得很好，也很赞同，所以我就去讲了讲，与大家初步进行了有益的交流。这里，除了第三讲因为时间关系和某种奥秘没有完全讲完.我把前两讲的报告提纲介绍如下。由于文件很大就不附了。但是如果有兴趣者，欢迎与我联系讨论。关于该研究所和中心可参看: http://www.most.gov.cn/zzjg/zzjgzs/zzjgsyzxs/index.htm 方锦清2009、9、30 （1）广泛交叉的新兴科学：网络科学及其应用发展前景报告提纲一、引言：网络科学发展的三个里程碑二、网络科学的特点、分类和相关理论三、统一混合网络模型（模型三步曲与复杂性金字塔）四、网络上混沌的控制与同步及其在保密通信中的应用五、面临的若干挑战性课六、展望：广阔的应用发展前景（2）我国多层次的高科技网络研究的若干进展报告提纲一、引言：美国硅谷高技术发展概述二、高科技网络构建依据三、第一层次： Z -Park网络四、第二层次：全国高新科技园区网络五、第三层次：中国高科技产业网络六、第四层次：世界五百强网络七、思考与建议附：若干复杂网络的软件。（3）原子能领域相关网络的奥秘（10个只讲三个网络，从略）; 个人分类: 信息交流|3295 次阅读|1 个评论

对美国出版的第一本“网络科学”专著的评论: Fangjinqin 2009-7-29 09:20; 方锦清中国原子能科学研究院按语：今年 4 月 27 日我收到美国信息科学协会杂志 (JASIST) 负责书评的副主编 Lokman I. Meho 博士的邀请函，请我为在 WILEY 出版社 2009 年 3 月出版的一本 TED G LEWI 的专著：“网络科学 ― 理论与应用”（“ NETWORK SCIENCE― Theory and Applications ”）撰写一篇评论。我接受了他们的邀请，随后收到赠寄的这本英文原著。可能由于我及其合作者 2007 年在我国“物理学进展”发表了“一门崭新的交叉科学 ― 网络科学（上，下） ”长篇综述文（该文 2008 年获得“第六届中国科协期刊优秀学术论文二等奖”），并在 2008 年出版了编著：“驾驭强流束晕与探索网络科学”等，多少已经引起了国内外的关注，所以给我这个殊荣，特邀我来评论一下美国出版的第一本“网络科学”专著。我感到责任大，而我的英文并不好，这对我也是一个挑战。经过努力，我终于写出了简要评论。为了谨慎起见，特请我的朋友香港城市大学的讲座教授陈关荣过目修饰，现在这个评论稿在这里先与网友见面了，我准备在这里留二天时间请大家，特别是同行和英文好的朋友给于指正，提出宝贵的修改意见，反馈给我，然后我再作进一步的修定。如能如愿，将不尽感谢。网络科学正在国内外继续深入发展，我国在这方面的研究也有很好的工作，与国外同步进展。就在这本 “网络科学”专著中引用了我国汪小帆和陈关荣合作的三篇文章也是一个例证。网络科学的理论方法研究成为最广泛的交叉科学的一种强有力的思想武器。今年 7 月 24 日出版的《科学》杂志刊登专题——《复杂系统与网络》（ Complex Systems and Networks ），充分表明网络科学在国际上仍然强劲地进一步向众多学科的深入研究和向应用发展。在这个《复杂系统与网络》专题的导言《关联》（ Connections ）开篇中引用丁 • 路德 • 金的名言： “ 我们被困在无法逃避的相互关系网络中，任何事情，如果直接地影响了一个人，就会间接地影响所有人。” 从网络科学的视角来看，自然界和人类社会里，网络无处不在，正在深刻而广泛的影响着我们的日常生活和科学技术等各种的活动。因此利用网络科学可以探讨自然界和人类社会的各种各样的复杂系统。网络科学正在与众多新兴科学（如混沌科学等） , 相互交融和推动，又一次提供了一种新的科学发展观和方法论，使决定论与随机性、有序性与无序性、复杂性与简单性，又一次达到了和谐的统一，人类的认识产生了一次新的飞跃，成为人们认识客观世界的有力武器。在网络科学的思想、理论与方法的大框架下，无论从微观层次，还是宏观和宇观层面，人们都可从网络的新角度、新观点和新方法来探讨 21 世纪关注的世界万物的复杂性问题。下面是我写的英文评论稿，现在这个稿参考文献又增加了我国出版的有关复杂网络(科学)方面的著作,请各位网友、博友和同行专家多提意见和建议。 A Brief Review of “Network Science―Theory and Application” J in-Qing Fang China Institute of Atomic Energy, Beijing 102413, China As far as I know, the emerging field of network science has just begun after 1998 . And a few books and review articles or special reports named after “Network Science” has been published worldwide . The words “ Network Science” or “New Science of Networks” firstly appeared in the United States , followed by China and others. However, “Network Science” was already used by Professor Ted G. Lewis for his book, published by Wiley, which was perhaps the first comprehensive and representative book on Network Science published in the United States. Although a common feature of this kind of books is the theory and methodology from Network Science and their extensive applications to various interdisciplinary areas, each book has its unique viewpoints and distinguishing features. Here, I would like to provide my personal review on the remarkable merits of this book, which deserve special attention. Firstly, the contents of the book have thirteen chapters which include key issues with exercises except for the first chapter. The first chapter describes the history timeline of significant events of network science development, from graph theory particularly random graphs, to modern network theory and its applications, which is the most complete description about the network history that I know. I agree that the history of network science has three milestones, corresponding to three time periods, as the book shows. Secondly, there is an abstract-like introduction to summarize and point out the most important part of each chapter. The first half of this book traces the development of network science along a trail blazed by the pioneers and inventors. This makes readers easily understand the objectives. Thirdly, the book describes each issue (chapter) of network science through the use of illustrations, tables, practical problems with solutions, case studies, and applications to related Java software (there are 5 major Java applications for demonstration), where the latter is quite different from all the other books. The first 6 chapters develop the field from its graph-theory root to the modern definition of a network. These chapters are devoted to the most well-known classes: regular, random, small-world, and scale-free networks. All m aterials in the contents are adequately described and presented. Fourthly, Chapter 7 about “Emergence” is a concept with extensive and profound meanings about complex systems and networks. And searching for emergence has been one of the very important and interesting issues for complex network theory and interdisciplinary science. What is emergence and what is network emergence? This is one significant subject and phenomenon arising from complex systems and networks. The book gives a definition of network emergence, which is more than a network’s transformation from an initial state to the final state. In physical and biological sciences, emergence is a concept of some new phenomena arising from a system that were not in the system’s specification to start with. This book’s definition refers to the repeated application of microrules that result in an unexpected macrostructure that hints a key point. The book gives a brief explanation and is easy to understand. And it introduces new self-organizing principles for networks, and shows how to custom-design networks with an arbitrary degree sequence distribution. That may help people design faster, more resilient communication networks and revise some associated networks. Fifthly, the second half of this book, from Chapter 8 to Chapter 13, briefly describes several important issues, from a practical application point of view, with further studies. Chapter 8, “Epidemics,” may excite new endeavor of designing antigen countermeasures for the Internet, and can be used to explain human epidemics as well as epidemics that sweep across the Internet. Chapter 9, “Synchrony,” is an issue that has received a great deal of attention in the studies of complex networks in the past, but the book only gives a brief description. Chapter 10, “Influence networks,” proposes what conditions must be met in order for a social network to come to consensus. Chapter 11, “Vulnerability,” shows how network might be attacked, which may be used on a daily basis to valuate critical infrastructure and protect them against natural and synthetic attacks. Chapter 12, “Netgain,” is an exploration of a business model, and introduces some classical market models as reference. Chapter 13, “Biology,” introduces the reader to the exciting new field of protein-expression networks and suggests some new directions for the reader to consider. It emphasizes both of static and dynamical analysis as well as the relationship of dynamics with structure and function, where the latter is the most fascinating application of network science today. As mentioned in the Preface, “This book is a start, but it also leaves many questions unanswered.” Yes, some important issues have not been addressed by it, such as information networks, swarm aggregation or flocking of multiple agents, weighted nonlinear evolution networks, social networks , network centric warfare, and so on. However, I believe that researchers, professionals and technicians in engineering, computer science, and biology will benefit from this book with an overview of new concepts in network science. And it will inspire a new generation of investigators and researchers. In summary, the book is a valuable reference with practicability especially for engineering and graduate students, although some more theoretical subjects or deep-level problems could be involved to strengthen and improve its quality and presentation. Finally, I may mention that the cover of the book is “Network Science: Theory and Application” but it is changed to “Network Science: Theory and Practice” on the opening page. Why is that? A correction may be needed. References Watts D. J., Strogatz S. H. Nature, 1998, 393:440-442. Barabasi A. L. The New Science of Networks. Cambridge: Perseus, 2002. Watts D. J. Six Degrees: The Science of a Connected Age, New York: W. W. Norton Company, 2003. Watts D. J. The “New” Science of Networks, Annual Review of Sociology. 2004, 30:243-70. Committee on Network Science for Future Army Applications, Board on Army Science and Technology, Division on Engineering and Physical Science, National Research Council of The national Academies. Network Science. Washington, D. C: National Academic Press, 2005. Xian-Zhao Zeng(Editor), Network Science (in Chinese), Beijing: Military Science Press, 2006. Fang Jin-Qing, Wang Xiao-Fan., Zhen Zhi-Gang, et al. New Interdisciplinary Science: Network Science, Progress in Physics (I) (in Chinese), 2007, 27(3):239-343; (II), 2007, 27(4):361-448. Fang Jin-Qing, Mastering Beam Halo and Exploring Network Science (in Chinese), Beijing: Atomic Energy Press, 2008. Fang Jin-Qing(Editor), Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop: Fourth Chinese National Forum on Network Science and Graduate Student Summer School, CCAST ― WL Workshop Series: WULUME 191, Qing Dao, 2008. Wang Xiao-Fan, Li Xiang, Guan-Rong Chen, Complex Networks and Application(in Chinese), Beijing: QingHuaUniversity Press, 2006 Guo Lei and Xu Xiao-Ming (Editor), Complex Network(in Chinese), Shanghai: Shanghai Science and Technology Press, 2006 Guan-Rong Chen, Xiao-Ming Xu(Editor), Complex Networks Theory and Application(in Chinese), Shanghai: Shanghai System Science Press, 2008 评论评论美国第一本网络科学 A Brief Review of “Network Science―Theory and Appl icatio; 个人分类: 科学论坛|6467 次阅读|2 个评论

略论网络科学发展观: 热度 1 Fangjinqin 2009-7-27 11:32; 方锦清中国原子能科学研究院,北京 102413 摘要本文是我应中共中央党校的理论动态编辑部邀请,准备可能参加 8 月份举行的座谈会的一篇发言稿的前半部分，略论网络科学发展观，评述网络科学的基本思想、观点和方法，以及研究网络的意义和应用概况。后半部分是关于网络科学在高科技领域的应用研究和启示。因为两部分合起来太长了,这里从略，有兴趣者可以另外交流。关键词：网络科学发展观，基本思想，主要观点和方法党中央提出应用科学发展观来考察和指导我国各项工作，实践不断证明这是完全正确的。科学发展观涉及到，迄今人类已经积累的和正在发展中的现代科学理论、方法和观点，以科学发展观为锐利武器来指导我国社会主义建设事业，就是要使我国各项工作都有科学依据，任何决策能够真正科学化，并在各项实践中不断丰富和完善，目标是实现振兴中华，把我国建成一个立足四个现代化的创新型的国家，这是我国面临的历史性任务。科学家预言：在 21 世纪 30 50 年里世界科学技术会将会继续出现重大原创性的新突破，并且很有可能在信息科学、生命科学、物质科学、脑与认知科学、地球与环境科学、数学与系统科学乃至社会科学之间的交叉领域形成新的科学前沿，发生新的突破。其实，在千禧之交，当今世界科学的发展出现了一种新的突破，即 1998 年发现了小世界网络及其小世界特性， 1999 年发现无标度网络及其幂律特性，这些发现遍及上述学科和领域，从自然科学到社会科学，具有普遍意义，它标志着一门广泛交叉的新兴科学网络科学诞生了，有着巨大的应用和发展前景。本文简介网络科学的基本思想、观点和方法，及其在众多交叉领域的应用概况，以期为我国提升国家自主创新能力，提供一种新的科学方法论。 1．网络科学发展观的基本思想、观点和方法纵观科技发展史和趋势，世界以蒸汽机动力为主导掀起了第一次技术革命，接着第二次是电力技术革命，第三次是电子科技革命。在世纪之交，无处不在的复杂网络，以小世界网络和无标度网络的发现为标志，取得了突破性进展，由此诞生了网络科学与技术，促进人类进入了全球网络化的革命时代，网络科学随即成为最具广泛的交叉科学技术之一，它不仅涵盖了数学、物理科学、信息科学与技术、生命科学与技术等众多自然科学，而且几乎横跨到社会、经济和人文科学，不同学科与领域的网络结构多种多样，从拓扑、功能到动力学演化，特性各异，错综复杂，丰富多彩。当前这场世界性的网络革命，与 20 世纪 60 年代混沌科学引起的物理学革命 , 相互交融和推动，又一次提供了一种新的科学发展观和方法论，使决定论与随机性、有序性与无序性、复杂性与简单性，又一次达到了和谐的统一，人类的认识产生了一次新的飞跃，成为人们认识客观世界的有力武器。在网络科学的思想、理论与方法的大框架下，无论从微观层次，还是宏观和宇观层面，人们都可从网络的新角度、新观点和新方法来探讨 21 世纪关注的世界万物的复杂性问题。从我从事网络科学研究的领会来说，网络科学发展观主要有以下几点精神：首先，网络科学认为，几乎任何复杂系统都可以看成一个复杂网络，由诸多节点（或称结点、顶点，它们或不同，或相同）及其连线（或连边）组成一个图。由此可知，网络科学是从数学中的图论演变过来的，节点代表具体研究的事物或对象，连边则表示事物之间的相互联系、作用方式和程度等。网络科学已经初步形成了理论体系，提出了许多创新的基本概念、特征量和度量方法来刻画复杂网络的特性，例如，利用拓扑结构的特征量（节点度分布、强度分布和边权分布，群聚系数、平均路径长度、度 - 度关联性、模块性等），以及动力学特征量（混沌特征量、李雅普诺夫指数、相图、斑图、同步等）来描述复杂网络的特性等。因此，运用这种科学抽象的复杂网络，可以反映自然界和人类社会及其万物之间的相互关系和复杂规律。第二，网络科学认为，自然界和人类社会及其万物都是随时间和空间不断地发展和演化，具有多样性和复杂性。从网络的视角来看，网络无处不在，因此利用网络科学可以探讨自然界和人类社会的各种各样的复杂系统。第三，网络科学认为，整个宇宙和人类社会并非是完全随机和完全确定的世界，而是一个确定性与随机性相混合的统一的世界，至于各方混合的程度如何，则应取决于各种因素和环境条件，客观和主观情况都在变化中，复杂（网络）系统的行为和发展规律也随时间和空间变化而变化，不能简单地应用还原论的观点和方法来理解系统的涌现现象，或突变行为。这样，人们考察任何事物和事件都必须从网络系统的各个节点及其相互作用来分析和把握系统的整体性质，寻找和发现网络形成的本质原因和演变规律。第四，网络科学为了深刻揭示事物的内在规律，需要综合运用人类已经积累的和发展的各种现代科学知识和分析手段，对具体复杂网络系统进行具体的全面的分析。已经发现的若干复杂网络的特性（如小世界效应和无标度特性等）并不能代替不同领域复杂网络的具体研究，需要深刻揭示具体网络的特殊性，并把共性与特殊性研究紧密结合起来，才能有所发现，有所创新。网络科学涉及到众多学科的知识和理论基础，包括：数学 , 物理 , 计算机与信息科学，生命科学、社会经济科学等。单就数学来讲，就涉及到图论、拓扑学、组合分析方法、数值计算方法、随机微分方程解法、常微分和偏微分方程和优化理论等，而更密不可分的学科有：统计物理，非线性科学，复杂性科学，系统科学和现代控制理论等。凡是涉及具体领域和学科的复杂网络，除了运用网络科学作为有力的分析工具和武器外，都不能脱离具体学科和领域知识及问题的特殊性和复杂性。 2 ．网络科学的若干特点网络科学，简单说，是专门研究自然和社会中复杂系统的定性和定量规律的一门广泛交叉的科学，它以丰富多彩的复杂网络为研究对象，研究复杂网络的各种拓扑结构及其性质，网络的动力学特性或系统功能，及其两者之间之间相互内在关系，探索复杂网络系统的各种涌现现象（突变行为）、动力学特性以及同步等产生的物理机制，研究复杂网络上的各种动力学行为和信息的传播、预测（搜索）与控制，以及实际工程和社会所需的网络设计及其各种应用研究。由此可见，网络科学研究的交叉面十分广泛，内容极其丰富。一般复杂网络具有如下特点或特征：（ 1 ）网络规模大，节点数可能成千上万，甚至数亿以上，网络的行为需要统计处理。（ 2 ）网络结构的复杂性和多样性：大多数现实世界网络结构，既非完全规则，也非完全随机，而是随机性与确定性的两种混合结构。（ 3 ）网络节点的复杂性和多样性：特别是涉及到非线性的动态演化；节点自身和节点之间的相互作用错综复杂。（ 4 ）网络整体的时空复杂性，随着空间和时间而变化，能够展示丰富多彩的时空复杂行为（分岔、阵发混沌、时空混沌），出现网络系统的动力学行为的同步，包括完全同步，广义同步，或部分同步，或集团同步和时空斑图涌现等现象。特别是，非线性动态网络系统必然会带来新的演化规律。（ 5 ）网络的综合复杂性与多层次性，从微观、宏观到中观、宇观，又从粒子、分子、生理、生态到社会不同层次，错综复杂，丰富多彩。由于网络科学与众多科学，主要与图论、非线性科学、复杂性科学和不同具体学科进行广泛的交叉, 并为众多交叉科学的研究开拓了新的视野，提供了全新的视角，特别是有助于深入揭示复杂系统的结构、功能和动力学性质关系，对探索其他复杂系统具有前瞻性、启发性、指导性和应用性；随着网络科学理论和应用研究的深入，它必将揭示客观世界奥秘，并造福人类。同时，更需要在继承和发展的已经有的科学成就和体系的基础上，进行综合研究，深入揭开网络不同层次的规律以更深刻地认识客观和人类自身的规律，不断地开拓创新，在未来形成一门崭新的的独立的完整科学体系。 3 ．复杂网络的基本分类根据我们的分析，目前复杂网络大致分类，如图 1 所示。图 1. 复杂网络分类. 令人感兴趣的是图 1 中复杂网络分成随机性网络，确定性网络和混合网络。随机网络是按照随机方式生成的，即使生长规则相同，但是每次在电脑上模拟生成的网络却不尽快相同，存在差异性；确定性网络是按照确定方式生成的，好处是其拓扑特性可以精确求解。除了这两种极端方式，真实网络应有两者混合生长的方式，混合方式符合统一世界的基本事实。 ER 随机图模型几乎主宰了复杂网络研究四十年之久，直到 20 世纪末，科学家们发现大量的真实网络既不是规则网络，也不是随机网络，而是介于两者之间的、统计特性完全不同的网络类型。 1998 年 Watt 与 Strogatz 提出一个小世界网络模型（ WS 模型），即在圆周上连接的节点构成的规则网络，以一定概率对若干节点进行长程连接，结果产生了小世界效应，完全不同于随机网络的拓扑性质。 1999 年 Barab si 和 Albert 提出无尺度网络模型（ BA 模型），该网络按照生长演化和择优规则，产生了节点度服从幂律分布的特性，由于它与特征长度无关，所以称为无标度特性。目前大多数研究集中在随机性网络和确定性网络，因为这两类从理论上比较容易分析。然而，我们是生活在确定性与随机性的和谐统一的真实世界，从这个最基本事实出发，两种极端情形，与真实世界并不一致，真实世界应该是介于两者之间，是两者混合的和谐统一。混合演化模型应该更符合世界的实际观察事实，更能捕捉网络形成的动态特性，更准确获得和掌握各种微观机制对网络功能结构及其动力学特性的影响。所以我们在前面研究的基础上，提出了大统一混合网络模型，可以把目前大多数网络模型包括在内，不仅具有理论价值，而且具有实际意义，可应用到许多实际网络中去，例如高科技网络等研究中，取得了好成果。 4 ．网络科学研究的意义和应用前景首先，网络科学的研究对于整个国家安全具有现实的和长远的战略意义。 21 世纪将是互联网和网络信息的时代。互联网的发展已经和继续强劲地带动计算机、微电子、通信和软件等信息产业的高度发展 , 这成为 21 世纪全球军事和经济的主要推动力，正是这些迫切需求不断地推动因特网向宽带、高速方向发展 , 特别是正在向光互联网和未来的量子互联网方向发展。只有这样，国家才能适应未来对于安全问题的挑战和对经济持续高度发展的需求。令人关注是正在大力研发中的特设 (ad hoc) 通信网，已经成为国内外网络科学研究的一大热点。所谓特设通讯网的主要特点是，不仅具有多跳、无中心、自组织、无基站网络的特点和功能，而且又具有结点快速移动、拓扑结构频繁变化和连接短暂的特性。特设通讯网不仅大为军方所青睐，因为它可以为少数高级指挥人员所专用，在现代信息化战争中具有特殊的实战意义，而且可以为重要的政府部门和商务机密使用，成为未来最快捷、最高效的、最先进的一种通信手段。自然，它也是庞大的军事作战中心网络密切联系在一起。网络科学的研究兼备基础性、前瞻性、指导性和实用性，它已经成为新原理和新技术的源头，是网络工程的设计、安全防护和开发应用的强有力的工具。网络科学对于社会领域的应用更具紧迫性和实际意义，人们从爱虫、熊猫烧香等病毒在互联网上大肆传播、震惊世界的北美大停电和台湾海底电缆事故（台湾地震演变成史无前例的亚太区通讯网络大灾难）等一系列网络事件中吸取教训 , 更加关注的问题是：计算机病毒如何在互联网上和万维网上传播而导致流行？人们应该如何阻止 / 控制病毒在复杂网络上传播蔓延？如何有效地防止黑客侵入？怎样来设计出具有强鲁棒性（能够有效抵抗意外故障和攻击能力）的复杂网络以防止网络上的一系列级联效应？怎样消除不断恶化的生态环境网络而保持生态环境良性平衡？特别是，近年来对人类造成巨大的威胁的遍及全球的艾滋病、非典、禽流感等各种传染病等，都已成为世界各国当前最关注的焦点之一。主要问题是：在特定的社会网络中这些传染病是如何通过接触关系传播而导致流行？决策者如何控制和减少这些疾病对人类的伤害把损失降到最低限度呢？等等，这一系列棘手问题无不与与社会生活息息相关，涉及到因特网、万维网、各种交通运输网、电力网、各种通信网络、卫星电视网、电子邮件网、生态环境网络和食物链网等复杂网络，深入探索复杂网络的发展规律，可望寻找到解决这些问题的合理答案和有效途径。类似地，应用复杂网络理论来研究社会上谣言的传播过程，并寻找控制流言飞语的扩散和降低其负面影响。网络科学的深入研究和发展，必将揭开整个网络的庐山真面目，具有特别重要的现实的和长远的意义。网络科学在政治、经济和管理等众多领域中同样能够发挥意料不到的作用，大有用武之地。例如，已用于揭示政府议员的组织、层次关系，甚至可以成功地模拟西方政治选举，预先分析一些因素对选举结果的影响，以避免出现突变情形和导致社会动乱。当今恐怖主义已成为 21 世纪的十大危害之一，恐怖网络遍布全球各地。国际上联合起来如何有效地破坏和摧毁恐怖网络和犯罪组织网络？这已成为网络科学研究的当务之急。从无标度网络的特性可知，只要通过捉拿逮捕恐怖网络中节点度最大的少数几个中心首领和主要人物，才能摧毁整个恐怖网络系统，使其网络恐怖的功能失常或崩溃，以维护人类社会政治的稳定。目前美国等反恐网络系统（联盟）还没有能够捉拿到头号和次大头目等恐怖主要人物，因此，难以摧毁整个恐怖网络，全球反恐网络还有待完善。网络科学已经引起了国内外不同学科的高度重视和密切关注，它已成为国内格外最广泛交叉的新兴科学，随着研究的深入，必将揭示客观世界的奥秘，大大有助与解决人类面临的许多挑战性问题，应用潜力巨大。参考文献胡锦涛，高举中国特色社会主义伟大旗帜为夺取全面建设小康社会新胜利而奋斗，北京：人民出版社， 2007 。路甬祥,世界科学技术的发展趋势及其影响， 2004 年 12 月 22 日科学与中国院士专家巡讲团第 100 场报告会。一步明晰科技发展的着力点，光明日报， 2007-12-24 。 Watts D J, Strogatz S H. Collective Dynamics of Small-World Networks . Nature, 1998, 393:440-442. Barab si A L, Albert R. Emergence of scaling in random networks . Science, 1999, 286 (5439): 509-512. 方锦清，汪小帆，郑志刚等，一门崭新的交叉科学网络科学 ( 上 ) ，物理学进展， 2007 ， 27(3):239-343. 方锦清，汪小帆，郑志刚等，一门崭新的交叉科学网络科学 ( 下 ) ，物理学进展， 2007 ， 27(4):361-448. 方锦清编著，驾驭强流束晕与探索网络科学，北京:原子能出版社,2008. 方锦清，汪小帆，郑志刚，非线性网络的动力学复杂性研究，物理学进展， 2009 ， 29(1):1-74.; 个人分类: 学术文章|4254 次阅读|2 个评论

《Science》最新一期刊出“复杂系统与复杂网络”专辑: 热度 10 zhaoxing 2009-7-24 16:33; Science , 24 July 2009 (Volume 325, Issue 5939) Special Issue: Complex Systems and Networks Introduction to special issue Connections B. R. Jasny et al. http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/325/5939/405 News Ourselves and Our Interactions: The Ultimate Physics Problem? Adrian Cho In the field of complex socioeconomic systems, physicists and others analyze people almost as if they were interchangeable electrons. Can that approach decipher society and what ails it? http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/325/5939/406 Econophysics: Still Controversial After All These Years Adrian Cho Econophysics is the biggest branch of complex-systems research, and physicists have flocked into finance. But many economists view econophysicists as dilettantes. http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/325/5939/408 Counterterrorism's New Tool: Metanetwork Analysis John Bohannon Researchers have created sophisticated new programs to probe beneath the surface of social interactions. How well do they work against terrorists? http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/325/5939/409 Investigating Networks: The Dark Side John Bohannon A few months ago, Lawrence Wilkerson, a former U.S. State Department official and Army colonel, painted a nightmare scenario of how social network science can be applied in a battle zone, outlining something he called the mosaic philosophy. http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/325/5939/410 Perspective Scale-Free Networks: A Decade and Beyond Albert-Lszl Barabsi http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5939/412 Revisiting the Foundations of Network Analysis Carter T. Butts http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5939/414 Disentangling the Web of Life Jordi Bascompte http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5939/416 A General Framework for Analyzing Sustainability of Social-Ecological Systems Elinor Ostrom http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5939/419 Economic Networks: The New Challenges F. Schweitzer et al. http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5939/422 Predicting the Behavior of Techno-Social Systems Alessandro Vespignani http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5939/425 Review Transcriptional Regulatory Circuits: Predicting Numbers from Alphabets H. D. Kim et al. http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5939/429; 个人分类: 网络科学|11263 次阅读|10 个评论

揭开网络复杂性金字塔的的“庐山真面目”: 热度 1 Fangjinqin 2009-7-24 11:27; 揭开网络复杂性金字塔的的庐山真面目方锦清中国原子能科学研究院，北京 275-68 信箱， 102413 在世纪之交，由于复杂网络研究的突破性新发现具有普遍意义，国际上诞生了一门广泛交叉的科学网络科学。网络无处不在，五彩缤纷，触手可及，近十年来国内外掀起了复杂网络科学与技术的研究与应用的热潮。网络科学与技术的研究很快与自然科学、社会科学及技术工程等众多科学融合在一起，迅速遍及各个领域，诸如：因特网，万维网、电力网、交通网、通信网、生物网络、社会网络、生态网、环境网、食物链网、高科技网等，从自然到社会，网络已经成为人们生活和工作中密不可分的一部分。如何抓住实际复杂网络的关键性质，揭开复杂网络的奥秘以造福人类，已经成为网络科学国内外研究的一个核心问题。历史上网络科学发展经历了三个里程碑，每个里程碑无一不是从网络的理论模型首先取得突破的。国际上提出了著名的经典理论模型有： Euler 图论，ER随机图，小世界模型和无标度模型，迄今已经提出和积累了许多有价值的理论模型，我们小组在深入探索和全面分析了网络科学模型及其特性的基础上，近年提出了统一混合网络理论体系，包括模型三部曲，请见图1，并构建和描述网络模型复杂性金字塔，如图2所示，这个金字塔可以揭开复杂网络模型的复杂性 - 多样性与简单性 - 普适性之间相互转变的错综复杂关系。请看下面清楚的图1 图 1. 统一混合网络理论体系的三个模型示意图. 最内框是统一混合择优网络模型 (UHPNM) ；中间框是大统一混合网络模型 (LUHNM) ；最内框是统一混合变速增长网络（ UHNM-VSG). 图 2. 网络模型复杂性金字塔示意图。整个模型金字塔结构分为七个层及其主要特点和特性转变关系。网络发展的三个里程碑（三大经典模型）位于最顶部三层：著名的 Euler 图（第七层）、 ER 随机图（第六层）、 WS 小世界网络和 BA 无标度网络（第五层）。第四层是加权演化网络；第三层次是统一混合择优网络模型 (UHPNM) ；第二层次是大统一混合网络模型 (LUHNM) ；第一层次是统一混合变速增长网络（ UHNM-V SG ）；最底层是现实世界的许多实际网络。图上左边箭头从上到下表明复杂性与多样性增加了；右边箭头从下向上指明简单性与普适性增强了。金字塔的最顶部层次依次为第七层到第五层。首先最高层（第七层）是著名的 Euler 图， 1736 年欧拉提出图论解决了著名的柯尼斯堡七桥问题和多面体的欧拉定理等，欧拉被称为图论之父。第六层次是第二个里程碑，由两位匈牙利著名的数学家 Erds ( 爱多士 ) 和 Renyi （瑞尼）在 20 世纪 50 年代末和 60 年代建立了著名的随机图理论，成功地揭示了随机网络的许多重要性质：网络特性的突然涌现和图类的阈函数等数学理论，爱多士因此被誉为 20 世纪的欧拉，并于 1984 年获得数学界的最高奖沃尔夫奖。网络科学发展的第三个里程碑诞生在20世纪末（1998-1999年），首先是美国康奈尔（ Cornell ）大学 Watts 和 Strogatz 冲破了ER理论框框，进一步发现了小世界网络，即网络特性具有较短的平均路径长度和较大的群聚系数。接着， 1999 年美国圣母（ Notre Dame ） Barabasi 与 Albert 提出了一个无标度( SF )网络模型，发现了复杂网络的度分布服从幂函数形式，深刻地揭示了无标度特性产生的两个主要机制：网络增长和随机择优（偏好）连接。这些发现确实反映了许多实际网络度分布的共性，但是不具有普适性，例如科学家合作网络度分布具有截断（ cut-off ）的指数分布，美国西部电力网络度分布只是指数分布，美国尤他摩门教徒网是高斯分布 ( Mormons in Utah), 等，这说明网络具有多样性。上述两大发现对网络科学作出了开创性的杰出贡献，在国际上激起了千重浪，产生了广泛而深刻的影响，因此， Barabasi 于 2006 年获得了美国 von Neumann （冯纽曼）计算金奖。网络科学发展的三个里程碑及其著名的网络模型深刻地揭示了复杂网络的自组织的普遍规律，表明了在复杂网络系统中复杂性与简单性、多样性与普适性、有序性与无序性之间达到了和谐统一，因此它们当之无愧屹立在复杂网络金字塔的最顶层上，起到金字塔的灯塔作用，标志着诞生了一门广泛交叉的新兴科学：网络科学。从自然界到人类社会，涉及自然科学、社会科学、技术科学、工程技术等众多科学领域，网络科学普遍受到了空前的关注和广泛重视。随后许多真实网络的实证研究都表明：不少真实世界网络同时兼备小世界和无标度特性。这些发现不仅具有重大的先锋意义，而且极富创新性启迪作用，说明大多数真实网络既不是规则网络，也不是随机网络，而是混合网络，兼具小世界和无标度特性，具有与规则网络和随机图皆不同的统计特性，并在现实世界网络中具有一定普适性和应用性，由此开辟了网络科学的新时代。金字塔第四层次：加权演化网络。人们注意到：复杂网络金字塔的最高层模型都是无权网络，它确实石破天惊，反映了现实世界网络主要的基本特性，然而，随着网络增长模型研究的深入，许多研究进一步揭示和完善了产生小世界和无标度特性的物理机制的多样性，提出了复制、最近邻连接、点强驱动、边权驱动、适应度等多种混合驱动机制式。研究越来越多地发现：现实世界中实际网络节点之间相互作用的重要性程度和影响作用并非相同，即不同节点在网络中权重不同，具有复杂性和多样性，因此，必须在无权网络研究的基础上，进一步研究加权演化网络，才能更深入捕捉和揭示真实网络上动力学特征与拓扑结构之间的联系，以及权重变化对网络演化特性或系统功能所产生的重要影响。于是，在三大经典模型的基础上，科学家不断开拓创新，从 2000 年开始陆续提出了许多有意义的有权网络模型。如，提出点强度驱动和边权逐渐加强的双驱动机制，并发现点度、点权和边权都服从三种幂律分布 , 且依赖于权重参数。尔后，国内外提出了一系列改进加权模型。归纳起来，根据网络节点之间连边概率 p 不同，迄今有如下有权网络的主要生成方式：点强偏好驱动机制；边权偏好驱动机制；点强与边权混合择优驱动机制，或点强或边权的耦合排序择优；权重和适应度联合驱动机制；拓扑生长和强度耦合同步联合驱动机制；地理位置最（次）邻近优先连接，或利用邻近局域信息；拓扑结构、功能与动力学演化相互影响机制，等等。总之，在这些驱动机制下，现有的有权演化网络模型的度分布、点强分布和边权分布都具有幂律分布，只是幂指数不同而已，这就是金字塔第四层次的规律和特色所在，它揭示了多个幂律分布规律及其形成的物理机制的多样性和复杂性。因此，在最高层次的无权网络的基础上，自然推进地到有权演化网络模型（ WENM ），作为网络金字塔的次高层次。金字塔的第三层次：和谐统一混合择优模型 (HUHPM) 。应当看到：第四层次所有有权网络模型几乎都属于广义随机网络模型，其最大不足是：都忽视了确定性（包括不同确定性择优连接）驱动机制，它们并没有反映现实世界中中随机性与确定性的共存的普遍现象。为了刻画统一和谐的网络世界，我们提出了第三层次到第一层次的统一混合网络理论模型三部曲。第三层次和谐统一的混合择优模型主要是为了克服无权网络模型和许多有权网络模型缺乏确定性择优的不足，引入了确定性择优思想，在复杂网络生长中采用两种混合择优连接，以改进和完善第四层次中一大类的无权和有权网络。该层次最大特点是，合理地引进了一个总混合比 dr 作为唯一的调控参数 , 即实施随机性择优与确定性择优相混合连接方式。这种双择优思想方法适用于任何现有的无权和有权的典型网络模型，即任何复杂网络模型都可在这个框架下重新进行统一的研究 , 都可以灵活调控总混合比生长新网络。结果发现：不仅能够保持原来模型的特点和规律 , 而且还产生了新的特性 , 使得原有的模型更符合和谐统一的真实世界。由于第三层次基本抓住真实世界两大类择优连接的混合性，所以既有原来模型的主要结果（小世界和无标度特性），又发现了混合网络的一些普适规律，不论是无权网络 , 还是有权网络 , 不仅节点度，点强和边权三种分布都服从幂律分布，而且幂指数都对总混合比的变化具有敏感性，随着混和比增加而增加；幂律指数与混合比、权重参数和连接边数之间都存在复杂的指数及参数成反比的复合关系 , 说明这种错综复杂的拓扑特性与产生的网络混合方式、结构、模型类型 ( 参数 ) 等紧密相关。因此，第五层次揭示了两种混合择优网络既可保持了和谐混合共存 , 又能体现它们之间的相互作用与竞争，出现了网络新特点。理论结果与数值模拟结果相一致。金字塔的第二层次：大统一混合网络模型（ LUHNM ）。随着网络层次不断深入，发现第三层次模型仅仅考虑两大类的择优连接方式，还不能完全地反映实际世界网络形成中存在连接方式的多样性和复杂性 . 因为不论随机性连接，还是确定性连接，只考虑一种择优方式，而不考虑其他的可能连接方式，如扶贫、折中、平衡、特殊和年龄等连接方式，并不完全符合实际情形。为此，我们把和谐统一择优模型推广到大统一混合网络模型成为第二层次，其特点是在总混合比 dr 下又引入了二个混合比：随机混合比 gr 和确定性混合比 fd 。并且根据实际需要，随时可灵活增加混合比个数。因此，第二层次模型形成了具有多个混合比的大统一混合网络模型。第二层次与第三层次不同的是至少考虑了三个混合比（ dr, gr, fd ）来调控网络拓扑特性，因此更能显示结构及特性的多样性和复杂性，更能细致揭示复杂网络的特性，能够把目前绝大多数网络模型类型基本统一起来，把形形色色的网络作为特例包括在该理论框架内。这样，第二层次不仅囊括了前面各层次模型的主要结果，而且又发现了新特性和新现象，其中值得关注的是度 - 度关联系数 r c （或相称性系数）与混合比（ dr, gr, fd ）之间存在关系错综复杂， r c 在（ -1 ， 1 ）大范围的正负值之间实现转变，惊奇地出现多峰现象和非线性关系，累计度分布随着三种混合比的变化可在幂律函数分布和多种指数分布之间进行转变，不少转变奥秘和规律隐藏在混合比的巧妙组合和匹配之中。总之，网络复杂性型金字塔的第二层次更大范围地统一了现有的无权和有权网络模型，比第四、三层次更能灵活地适应真实世界网络研究的需要，因为三混合比（ dr ， gr,fd ) 可根据实际网络需求而确定混合比大小和匹配，具有更大的适应性、灵活性和多样性。三种混合比组合的多样性必然产生丰富多彩的网络拓扑特性、动力学行为、系统功能与拓扑之间出现错综复杂的关系，特别是混合比都不等 1 时都是不对称连接发生，必然导致非对称破缺，按照复杂系统的自组织理论现涌新现象；无论无权和有权网络都能通过调控三个混合比深入揭示网络的新特点和新现象。利用这个层次的理论结果，可以解释为什么社会网络和技术及生物网络之间的 r c 出现的差异。多峰现象揭示：诸如涉及多个重灾区的中国四川汶川抗震救灾网，自然形成世人特别关注和大力支持的几个救助中心，利用网络关联出现的多峰现象解释就不足为奇了。因此，第二层次统一混合模型更具灵活性和广泛性，根据需要可拓广和增加新的混合比，以满足实际应用。金字塔的第一层次：统一混合变速增长模型（ UHNM-VSG ）。我们深入分析实际网络发现，不论是节点的增减还是边的增长速度都是不同的，且同时随时空变化，如中国四川汶川抗震救灾网、高技术网络、因特网、万维网（ WWW ）、社会关系网、通讯网等等，通常它们都是随时空快速变化。因此，考虑这种时间空间变化的特点，我们把第二层次上推进到第一层次，形成统一混合变速增长模型，其最大特点是，在第二层次基础上，又引进了一个确定性变速与随机性变速增长混合比 vg ，考虑了两种基本增长形式：随机性增长与确定性增长。这样，第一层次把各种实际网络中可能的变速特点都能包涵在内，使第一层次模型比前两层次模型理论更接近实际，由此发现了一些网络特性新的特点和复杂的转变关系。主要特性有：第一，在增长指数比较小（小于 0.3 ）时节点的累计度分布基本为幂律分布，当增长指数大于 0.3 时，累计度分布从幂律分布转变为双广延（ stretched ）指数分布，幂律指数随度 k 增加而增加，广延指数 c 随 k 增加可出现极值现象，指数大小取决于多个混合比和变速方式。第一层次中的混合增长比 vg 是一个对网络特性有重要影响的关键调控参数。在混合比不同情形下出现不同的转变特性，可出现延时高斯分布、广延指数分布和幂函数分布之间的相互转变，还与四个混合比的匹配密切相关。在混合比 dr 和 vg 在 1/1 （转变点）附近，网络的特性几乎都发生转变现象；群聚系数 C 与混合比及变速指数之间存在更复杂的三维关系， C 可在之间大范围变化，整个变化呈现错综复杂非线性关系；网络节点相关的相称性系数 r c 与四个混合比（ dr,fd,gr,vg ）之间也同样存在着复杂的非线性关系；当增长混合比 vg 接近 1/1 时， r c 和 C 也出现和波谷起伏交错林立，其变化奥秘和规律完全隐含在许多特殊混和比匹配之中。金字塔的最底层是真实世界网络，多种多样、丰富多彩，它是复杂网络金字塔的奠基石，又是所有网络理论研究的源泉，为网络理论模型和实证的研究提供了雄厚的基础和依据。复杂网络金字塔理论可应用于许多实际网络的研究，例如，它可应用于具有多层次的高科技网络、中国四川汶川抗震救灾网、因特网和通信，等等。综上所述，网络复杂性金字塔的庐山真面目的奥秘已经基本揭开，它深刻地反映和揭示了复杂网络金字塔不同层次上网络的特性、规律以及错综复杂的相互关系，从图 1 可见，从金字塔的最顶层（第七层）到最底部（第一层），复杂性和多样性程度越来越增加了，反之，简单性与普适性则越来越增强了；从而加深了人们理解、认识和进一步挖掘网络的多样性 - 复杂性以及简单性 - 普适性之间的转变规律。显然，多姿多彩的网络复杂性金字塔建筑，随着网络理论和实际研究的步步深入探秘，必将进一步拓广和完善，金字塔的庐山真面目必将被完全揭开，复杂网络的巨大应用和美好前景必将更加展现出来，人类对复杂网络的真知灼见必将更上一层楼。; 个人分类: 科普文章|8852 次阅读|6 个评论

网络科学的三大发现: Fangjinqin 2009-7-21 12:10; 按语：本文已经发表在百科知识 2005 年 11 月上半月总第 326 期第 21-22 页.出乎意外的是,去年在网上偶然发现共检索到 10 条读者推荐文章（请看上篇最后附录），这篇科普文章名列首位.现在，我找出来提供有兴趣者看看。我过去写过一些关于非线性和混沌的科普文章发表在报刊上,以后有时间放在这里，希望能够起到科学知识普及作用,我认为这是我的一个责任,与大家交流,并请大家批评指正。我附上文章的扫描件. 网上读者推荐; 个人分类: 科普文章|5120 次阅读|3 个评论

一次尚未公开报道的访谈录: Fangjinqin 2009-6-15 10:13; 一次尚未公开报道的访谈录 ——《科学中国人》的访谈录按语：这是一篇国内某杂志社的首席记者和另一名记者来家对我的联合专访记录，预约时间是 2008 年 1 月份。采访时间是 2 月初，他们拟报道的题目是：“ 立足自主创新推进新兴科学发展——专访著名原子能科技专家方锦清教授”。文中记录了我对记者提出的采访问题所作的回答。正如我在首篇博文中所说的原因，该篇访谈录最终被我谢绝和撤消了。现在在这里公开，让大家了解我对于若干问题的一点个人看法，与大家交流相关的情况,欢迎批评指正。下面个别回答比原文略有删改。方锦清 2009 、 6 、 15 2009 年1月，《科学中国人》杂志社首席记者李飞燕等3人来家对我进行一次采访。他们预先提出一些采访问题，主要与新兴交叉科学密切相关，所以在此把采访录作为本书的代序。这篇访谈录原拟报道题目为 “立足自主创新推进国防科技发展——专访著名原子能科技专家方锦清教授”。 2009 年6月11日在科学网博客上发表时，题目改为 “立足自主创新，推进新兴科学发展——专访著名原子能科技专家方锦清” （ http://blog.sciencenet.cn/blog-266190-238263.html ）。从中能够了解到我国在新兴交叉科学发展的概况，以及本人对一些问题的看法。下面记录了作者回答记者提出的所有问题。在家中接受访谈 1 、近年来随着国家对核工业的重视和各界对原子能科技事业的关注，原子能科技领域的发展迎来了良好的发展机遇期。请您首先给我们介绍一下当前原子能科技研究领域的发展现状。该领域的发展在社会进步中所处的地位又是怎样的呢？当前整个核科技领域的发展现状，我非合适的评论人选，请你们去采访我院权威人士和我院领导。该领域的发展在国防、社会进步中所处的地位是显而易见的。请看我院网站 www.ciae.ac.cn 上的相关介绍。我这里提一下，核技术是高科技领域最重要的组成部分，它是原子能科技中最主要的军民两用技术之一，对世界政治、经济发展产生着巨大的影响 , 其应用领域涉及国防、能源、工业、农业、医疗卫生、环境治理、公共安全等众多领域 , 对人类社会进步和文明已经并将继续作出巨大贡献。这些不必多说。我院共有 7 个研究所：核物理研究所、反应堆工程研究设计所、放射化学研究所、同位素研究所、核技术应用研究所、辐射安全研究所，快堆研究设计所；还有 7 个工程技术和研究部。我这里仅仅以一个科研人员所了解的情况，顺便提一下，我所在的核技术应用研究所的点滴概况。该所采用“ 以研发为基础 , 军民相结合 , 科研、开发与生产相结合的一体化发展方式 ” , 不断推出具有自主知识产权的创新性技术成果 , 提升我国核技术应用的创新能力和系统集成能力 , 成为我国核技术应用研究开发和人才培养的重要基地。该所科研主线是以加速器技术、准分子激光技术、核探测技术、核信息技术（包括网络）为四个方向 , 以网络、通信、计量、监控四个方面为公益主体 , 以反恐装备、辐射装置、核仪器仪表、电力电子器件四个领域为产业主导 , 发挥综合技术优势 , 集科研、开发、生产和服务于一体。该所已经在加速器研制、强激光应用、核探测技术开发、网络与测控工程等领域达到了国内先进水平, 先后设计、研制了天光 1 号、强流质子回旋加速器、大功率电子辐照加速器、工业探伤电子加速器、集装箱检测电子加速器、爆炸物检测系统、网络测控等大型装置和高端产品 , 并开发了一系列其他应用的核仪器等产品，在我国获得了广泛的应用，包括在我国人民大会堂、2008北京奥运会和上海世博会等重要场地的安保方面发挥了重要的应用。有些产品还有出口，在国内外产生了积极的影响和良好的经济效益。我曾经应“聚焦中国2008”一书的邀请，题词如下：赞北京奥运同一世界同梦想，中华振兴梦成真，原子科技显神通，科技奥运我领先。更喜健儿斗志坚，神州大地谱新篇。捷报频传创记录，五洲四海国威扬。 2 、我们看到您自上世纪60年代以来，负责主持完成了20多项国家国防项目、原子能科技和新兴科学前沿课题，涉及国际原子能机构科研项目、国家自然科学基金重点、面上和专项，国家人事部留学回国人员重大课题，中国核工业科学基金等省部级科技项目，取得了一系列突出的重要科研成果。请您结合自己这些年所主持的工作谈谈我国该领域的发展历程？其实，我国原子能科技（核）领域的整个发展历程不是三言两语就能介绍完全的。我只是参加了很微薄的一点工作，经历了与我国大多数老一辈科研人员类似的曲折历程。早期，我从事浓缩（或分离）稳定重核素（含核燃料）的科技工作。20世纪60年代初，我国遇到前所未有的经济困难时期，前苏联撕毁了与我国签定的所有合同，包括核武器在内的核工业项目，我国遇到空前的技术难关。在党中央领导下，全国发扬“大力协同”精神，团结一心，发愤图强，艰苦奋斗，自力更生，排除万难，一鼓劲地战胜各种技术难关。其中，我国稳定核素浓缩（分离）就是典型的实例之一，当时前苏联封锁卡断了两大关键技术和设备：强流离子源和超真空大型设备及其技术。为了打破前苏联的技术封锁，这个大型电磁分离器工程多次紧急上马，我1964年来院，赶上了最后一次上马，大家依靠自力更生，同心协力，从调研、设计到制造，突破了一道道难关，终于与核工业战线各路大军一样，在我国第一颗原子弹爆炸前，我国也成功掌握了重核素的电磁分离（浓缩）技术，分离了当时急需的合格的高浓度的核素。这个成功的每一步都凝聚了每一位科技人员、干部和工人的智慧与血汗。我们研究组先行者成功地研制了最关键的核心设备——强流离子源，我作为后来者不仅首先开展了强流离子光学和等离子体传输物理等课题研究，促进和提高了核素的分离效率；而且70年代我组首次研制成功我国第一台强流表面离子源，为我国原子钟的研制提供了超高浓度的铷-87同位素，以及为我国其他战线所需几十上百种的浓缩核素（包括对于陨石成分的分析等），为军民两用作出了贡献。顺便提一下，美国在日本长岛投的第一原子弹的核燃料就是当时美国倾全国金库之全力，建造了上千台电磁分离器才提供研制第一批原子弹所需浓度的核燃料（铀-235），前苏联和我国也不例外，初期都同样首选了建造大型电磁分离法生产核燃料。因此，重核素浓缩技术在原子能事业中有着举足轻重的历史性作用，也成为国际上考察和关注“伊核”的一个重要标志。 3 、您在长期深入实践的基础上，出版了《驾驭混沌与发展高新技术》，并为国外出版的《混沌控制—理论与应用》、《非线性系统的课题进展》《工程系统中的混沌控制和分岔》等专著撰写专题篇章。最新专著《驾驭束晕与探索网络科学》即将在2008年出版。能为我们介绍一下您所著专著的主要内容吗，该书的出版有着怎样的现实意义呢？ “驾驭强流束晕与探索网络科学”是融合了既独立又交叉的国内外关注的两个新兴前沿科学，前者与原子能科技中的强流加速器及其应用密切相关，后者是十分广泛交叉的新兴网络科学。该书以独具创意地融两者于一体，突出了两个学科的前瞻性、关联性、重要性和应用性，使读者更能深刻地理解它，以期达到举一反三，开拓创新，推动新兴交叉科学的发展。网络无处不在，千禧之交诞生的网络科学正在引发一场世界性的网络革命，人类进入了网络信息新时代，与20世纪60年代混沌科学引起的物理学第三次革命，交融汇合，为人们提供了一种崭新的科学发展观和方法论，使决定论与随机性、有序与无序，又一次达到了和谐的统一，人类的认识又一次产生了新的飞跃。该书是2002年出版的“驾驭混沌与发展高新技术”专著的兄弟篇，前书的主题是如何驾驭混沌，实现混沌的控制、反控制与同步，阐述它们在发展高新科技中的应用，本书是前书的继续深入发展，前半部讨论的是一大类规则网络——强流加速器中束流传输线及其控制问题，在原子能科学技术领域占有重要的位置，与强流加速器驱动的反射性洁净核能系统（ADS）密切相关，涉及强流束晕-混沌理论及其控制方法问题，是ADS中关键物理技术之一。该书后半部既描述网络科学的来龙去脉、主要理论框架和方法以及国内外的主要理论模型与研究进展，又着重总结了近四年来我们负责主持的国家自然科学重点基金项目《非线性网络的动力学复杂性研究》所取得的重要成果，包括与上述原子能科技相关课题的新成果，并指出整个课题面临的挑战性问题，展望了广阔的应用前景。因此，该书对于开拓众多领域的广大读者的视野，促进我国网络科学与不同领域的广泛交叉与交流，特别是对年轻学者和研究生了解和开展该前沿课题的研究，具有一定的指导意义和开拓应用前景。香港城市大学陈关荣教授为该书撰写的“序言”，指出《驾驭束晕与探索网络科学》一书内容丰富、观点鲜明、活泼生动、寓意深刻。其“特点是将强流束晕-混沌与复杂网络科学的研究前沿紧密地结合起来，向读者展现了驾驭束晕混沌与探索复杂网络两个既各自独立又相互融合的前沿学科的重要性、关联性和交叉性。…….难能可贵的是，他对国内外浩如沧海、丰富多彩的科学进展信息具有深刻的洞察、分析与归纳能力，并有浓厚的兴趣对其进行精心选择、组织和描述，从而写成一篇篇十分合时宜的综述性文章和一本本十分有价值的专著，为我国科研工作人员提供了许多很有价值的介绍和指导。” 4 、您在追踪世界网络科学与技术发展动态，广泛进行国际交流方面也做了大量工作。请谈谈这方面的情况。中国的该科技创新处于怎样的环境中呢，对比国际先进技术，我们国家科技创新方面面临哪些优势?存在哪些薄弱环节和不足? 目前，我主要从事非线性-复杂性问题、网络科学及其交叉应用研究，就谈这方面的简况。国内已有复杂网络科学的全国性系列会议：《中国网络科学论坛》和《全国复杂网络学术会议》，这两个系列会议从2004年开始到2008年进入第四届了，2008年分别在青岛和北京召开（注：2016年两会都进入第12届）。还有与复杂网络相关的其他会议，如：复杂性科学会议、非线性动力学、凝聚态物理与统计物理会议、复杂系统与系统生物学等会议与国际上会议遥相呼应，学术活动十分活跃，特别可喜的是，有大量年轻人积极参与，会议参加人数多达400-600多人，极大地促进了我国网络科学研究与世界同步发展。陈关荣教授认为：“我国网科学的研究在亚太地区处于领先水平”。我国每年在国际会议和著名国际学术刊物上都占有重要的一席之地，我国不少科学家和教授作大会邀请报告，当任会议各种职务及有关国外英文刊物的主编、副主编和编委。他们是我国学术界的带头人，近年我国出版了数部复杂网络的著作，特别是组织了《网络科学与工程》丛书，由高等教育出版社出版。可见，我国网络科学在国内外有广泛而深刻的影响。我国科技创新的优势是，对于这类新兴学科十分敏感，反应相当迅速，年轻人特别是研究生积极投入，他们具有创新能力和拼搏精神，后备力量雄厚，潜力巨大，一些文章发表在国际顶级科学杂志上，完全可以与国际上先进水平相媲美和竞争，影响广泛。存在薄弱环节和不足主要是：关于网络科学的研究工作，迄今才批准了极少数国家自然科学基金重点项目（两项），还没有重大研究计划项目和973项目。可见国家科技部门对于网络科学及其应用关注和投入不够。目前，我国独创性和突破性的成果也不多，顶级刊物虽有一些，与国外仍然有一定差距，需要进一步加强和发展国内浩浩荡荡的老中青研究队伍，使整个网络科学研究，包括互联网及其应用研究，更上一层楼，进一步推动和引领时代新潮流。 5 、作为原子能科技研究领域的领军人物，您认为该领域目前工作的难点与重点在哪里？“十一五”期间，我国该领域发展面临怎样的形势和任务呢？下一步的工作目标是什么？领军人物不敢当，我只是一名资深的科技工作者而已。目前，我一直关注的是非线性科学、复杂性科学和网络科学及其交叉领域的前沿探索与应用课题的研究。该交叉领域的研究兼备基础性、前瞻性、指导性和实用性，面临许多挑战性课题。首先,网络科学面临整个国家安全和军事方面的严峻挑战，具有现实的和长远的战略意义。例如，因特网攻击与防护，以及军事上“网络中心作战”等课题早已是美国等发达国家研究的重点国防项目。从1997年4月美国海军作战部长杰伊。约翰荪（Jay. Johnson ）上将首次提出“网络作战中心”（NCW, Nework Centric Warface ）概念，认为“ 从以平台为中心的战争转向网络中心战是一次根本性转变。” 这一概念一经提出 , 立即得到美国国防部的支持，获拨巨款，加紧推进所谓“网络中心战”研究，因为 “ 实现美军向网络中心作战的转型 , 可能是美国政府历史上最复杂的任务。它可以和第二次世界大战及对前苏联的冷战相比 , 是长期、困难、高费用和高风险的任务。 ”“ 这一任务岂止是非常复杂 , 所需的知识甚至还不存在。这类似当年美国的曼哈顿 ' 原子弹工程及‘阿波罗 ' 登月工程 , 需要长期的、动员全国力量的创新 ” 。第二，网络理论已经成为新原理和新技术的创新源头，成为各种网络工程的设计、安全防护和开发应用的强有力的工具。人们不会忘记“爱虫”、“熊猫烧香”等病毒在互联网上大肆传播、震惊世界的“北美大停电”，“台湾海底电缆事故”由于台湾地震演变成史无前例的亚太区通讯网络大灾难，我们应该从一系列网络的严重事件中吸取教训 , 值得密切关注的问题是：计算机病毒如何在互联网上和万维网上传播而导致流行？人们应该如何阻止、控制病毒和流行病在复杂网络上传播蔓延？如何有效地防止黑客侵入？怎样来设计出具有强鲁棒性的复杂网络以防止网络上的一系列级联效应？怎样消除不断变暖的全球气候和恶化的生态环境网络而保持生态环境良性平衡？等等，这一系列棘手网络科学问题无不与人类社会生活息息相关。第三，网络科学对于社会领域的应用更具紧迫性和实际意义，如何有效防止全球的艾滋病、非典、禽流感等各种传染病的传播，寻找提供解决这些问题的传播机制及消除方法与有效途径，已成为世界各国今后最关注的焦点问题之一。第四，网络科学同样在全球反恐和政治经济等众多领域越来越发挥重要的指导和推动作用，必须充分利用网络科学作为反恐思想武器，去战胜危害人类的一切形式恐怖活动和极端行为。因此，网络科学及其应用的研究任重道远，揭开复杂网络的“庐山真面目”，必将大大有助于解决人类面临的许多挑战性问题，其应用潜力巨大，发展前景十分美好。 6 、随着经济和社会的发展，科研成果的产业化越来越为人们所重视。国防科技成果为民所用也显得尤为重要。那么，我们应该采取怎样的措施来促进科研成果向实践的快速转化？当前我国在这方面的努力如何呢？国防科技，也就是军事高科技成果，如何转化为军民两用，确实尤为重要。高技术大致分为军用和民用两种，实际上大多数科学技术成就都是军民兼用的，许多高技术只不过首先应用在军事上，而且在高技术发展中，军用高技术能够起着带头和促进作用。国内外概不例外，一方面军事始终是利用高科技最快最多的一个领域，反过来，军事上的新需求又促进了高技术的迅速发展，高技术水平是反映国家经济实力和国防实力的最重要方面之一，最直接关系到国家经济和军事地位。对于我国新兴科学及其高科技成果的转化工作，从我国高科技863项目了解取得的辉煌成就可以了解对于国防的重要性。不过，我自己感觉，这方面高科技工作还远远不能适应整个国家在激烈的国家竞争中国民经济稳定快速发展的实际需要。比如，国防发明专利问题，一是审查周期很长，二是重视和投入不够，缺乏配套支持经费，三是专利（包括高科技方面）利用率较低；比如，我们2004年申请了一项国防发明专利，是关于混沌保密通信方面的密码机，具有“一次一密”等优点和创新性，军民两用前景看好。但是专利2000年才批下来.何谈各环节和部门的紧迫感，更缺乏资金进一步开发应用，类似这样的科研成果怎么快速转化？谈何容易！不少高科技成果和专利难以尽快真正推广和在实际中发挥作用。这里面有国家政策、领导科学素质水平和其他多方面问题。热切希望能够引起我国有关部门关注和重视，加快和促进我国新兴交叉科学的研究成果如何尽快转化成高科技，以形成真正推动国民经济发展的生产力，这是我国面临的诸多挑战性的任务和前沿技术课题需要解决的刻不容缓的事情。 7 、当前国家大力提倡以人为本、自主创新。我国原子能科技近年来有中国特色地自主开展也在验证着自主创新的重要意义。请您结合我国该领域发展的进程，解析自主创新在国家发展中的意义。党的十七大报告有三处强调发展和支持“关键技术”、“前沿技术”和“社会公益性技术研究。” 指出：“提高自主创新能力，建设创新型国家。这是国家发展战略的核心，是提高综合国力的关键。”，无疑自主创新发展各种高新技术是我国成为真正的创新型国家的强国之本。试想：当初要不是我国自主创新突破一系列技术（核素的浓缩、两弹点火和核材料等），要不是依靠自主创新研制发展我国“两弹一星”关键技术，而是受制于别国“老大哥”，那个日子就不太好过了。历史证明，没有自己的“两弹一星”就谈不上大国的地位了。凡是重大的高新科技，特别是军事高新科技，只有我国自主知识产权、自主创新地搞出来才能靠得住，否则就会被人家卡脖子。只有自主创新，才能尽快实现中华民族的伟大复兴的中国梦，才能立于世界民族之林，在国际上发挥大国举足轻重的作用，永远立于不败之地。 8 、新的战略际遇期，人才培养被提到了重要的战略高度，作为中国原子能科学研究院的研究员、其他高校兼职教授和博导，您认为要成为一个优秀的高新科技工作者，需要具备哪些素质？我认为，一名优秀的新兴交叉科技工作者，应当具备以下基本素质：（1）对科学与技术怀有强烈的好奇心和浓厚的兴趣；（2）要有执着追求和创新的探索精神；（3）要有排除困难的毅力和百折不挠的斗志；（4）要有实事求是与严格严谨的“三严”科学作风，并与“敢想、敢说、敢干”的精神相结合；（5）要能够紧张而有序地工作，讲究和提高工作效率；（6）要有团队的团结协作的精神，把个人才能与集体智慧融合在一起，发挥1+1大于2的效果。我国年轻一代中的确有不少骄子，我们的国家自然科学重点基金联合项目组团队也有一些优秀的年轻人，科研的希望寄托在他们身上。但是现在有一个问题：许多优秀人才一旦取得了一些成绩，单位就委以其行政领导职务，这样使他们陷入行政事务之中，大大影响了在科研一线的工作时间和精力，他们只好依靠学生来搞研究工作，这样其本身缺乏自主创新的成果了。这究竟是在利用人才还是在摧残人才？这是我国出现的一个突出而较普遍的现象，很值得我国有关部门的关注一下，并应该恰当地加以解决。因为有些人是科研型人才，并非是管理人才，许多问题和矛盾也往往也由此产生，结果反而适得其反。历史的经验教训值得注意！ 9 、在学术上，方教授是一位令人景仰的知名专家。在生活中，不知您除了工作外有没有什么爱好，请谈谈您的业余生活。我喜欢看体育节目，特别爱看国家女排、乒乓球、羽毛球等球类项目比赛，我一直是业余体育爱好者，平时对于全国性和国际球类比赛很感兴趣，只要有时间，我要尽量打开电视看看，算是半个球迷。2008年北京奥运会期间，我特地买票到北京五棵松篮球场去观看了一场中俄蓝球赛，难得亲身感受了奥运会那种激情澎湃的气氛。现在，我平时出去散散步,参加小区里“北京市全民健身工程”的活动，经常打太极拳，还有机会就与孙辈一起玩玩,享受天伦之乐。这样的轻松愉快的健身活动，对于启发我的科研思路也颇有好处。附件：采访提纲尊敬的方锦清教授：您好！《科学中国人》杂志是由中国科协主管、国内外公开发行的大型高级科普杂志，以“弘扬科学精神，倡导人文关怀。促进学术交流，传播文化知识，以提高全民族科学素养为己任，为科教界人士提供服务”为宗旨，报道权威，思想深邃，风格严谨，深得社会各界高级知识分子的关注，在两院院士中有着良好的口碑和很大的影响。本刊先后报道了两院院士钱伟长、吴孟超、侯祥麟、徐匡迪、杜祥琬、潘家铮、张存浩、乔登江、孙承纬、阮可强、刘东生、左铁镛、沈荣骏、戚发韧、赵煦、陈毓川、钱七虎、吴良镛、魏复盛、杨芙清、袁隆平、王德民、顾国彪、何继善、翟光明、苏义脑、戴金星，还有北京大学校长许智宏、四川大学校长谢和平、中国人民公安大学校长王彦吉、北京航空航天大学校长李未等数百名知名院士、专家、学者，在社会各界产生了强烈的反响。采访报道在我国的原子能研究领域做出突出贡献的方锦清教授，是《科学中国人》应尽的职责。敬请支持！一、采访题目暂定为“立足自主创新推进国防科技发展”（主标题） ——专访著名原子能科技专家方锦清教授二、近年来随着国家对核工业的重视和各界对原子能科技事业的关注，原子能科技领域的发展迎来了良好的发展机遇期。请您首先给我们介绍一下当前原子能科技研究领域的发展现状。该领域的发展在社会进步中所处的地位又是怎样的呢？三、我们看到您自上世纪60 年代以来，负责主持完成了20多项国家国防项目、原子能科技和新兴科学前沿课题，涉及国际原子能机构科研项目、国家自然科学基金重点、面上和专项，国家人事部留学回国人员重大课题，中国核工业科学基金等省部级科技项目，取得了一系列突出的重要科研成果。请您结合自己这些年所主持的工作谈谈我国该领域的发展历程？四、您在长期深入实践的基础上，出版了《驾驭混沌与发展高新技术》，并为国外出版的《混沌控制—理论与应用》、《非线性系统的课题进展》《工程系统中的混沌控制和分岔》等专著。最新专著《驾驭束晕与探索网络科学》并将于2008年出版。能为我们介绍一下您所著专著的主要内容吗，该书的出版有着怎样的现实意义呢？五、您在追踪世界原子能科技发展动态，广泛进行国际交流方面也做了大量工作。请谈谈这方面的情况。中国的该科技创新处于怎样的环境中呢，对比国际先进技术，我们国家科技创新方面面临哪些优势?存在哪些薄弱环节和不足? 六、作为原子能科技研究领域的领军人物，您认为该领域目前工作的难点与重点在哪里？“十一五”期间，我国该领域发展面临怎样的形势和任务呢？下一步的工作目标是什么？七、随着经济和社会的发展，科研成果的产业化越来越为人们所重视。国防科技成果为民所用也显得尤为重要。那么，我们应该采取怎样的措施来促进科研成果向实践的快速转化？当前我国在这方面的努力如何呢？八、当前国家大力提倡以人为本、自主创新。我国原子能科技近年来有中国特色地自主开展也在验证着自主创新的重要意义。请您结合我国该领域发展的进程，解析自主创新在国家发展中的意义。九、新的战略际遇期，人才培养被提到了重要的战略高度，作为中国核工业研究生部教授，博士生导师，您认为要成为一个优秀的高新科技工作者，需要具备哪些素质？十、在学术上，方教授是一位令人景仰的知名专家。在生活中，不知您除了工作外有没有什么爱好，请谈谈您的业余生活。最后，我们衷心的祝愿方教授：身体健康！工作顺利！联系电话：010-88449780 联系人：李飞燕电子信箱：scichi@vip.163.com 《科学中国人》杂志社记者部二○○八年一月; 个人分类: 杂谈评论|5473 次阅读|0 个评论

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