内容发布更新时间 : 2024/5/18 7:20:57星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

复杂网络上的信息有效传播研究

真实社会系统中新闻的广播、舆论的散播、新技术的推广和数据包的传输等众多传播现象都可以抽象为复杂网络上的信息传播。促进信息的有效传播具有重要的理论和现实意义:理论方面,促进信息传播能够引起不同的爆发阈值和临界指数等临界现象;实际应用方面,促进信息传播能够为市场营销和减少交通拥塞等提供一定的借鉴和策略支撑。根据信息在传播过程中是否遵从物质守恒原理以及信息是否有目的节点,信息传播过程可以分为两类:信息扩散和信息传输。信息扩散不遵从物质守恒原理,某个特定的信息通过不断复制来实现在网络中的扩散,并且信息扩散没有目的节点;信息传输遵从物质守恒原理,信息在传输过程中既不增加也不减少,并且每个信息都有确定的源节点和目的节点。虽然网络中的信息扩散和信息传输之间具有较大的区别,但都属于信息传播的范畴。当前关于信息传播的研究往往只分析了信息扩散或信息传输中的某一方面,而没有将这两种信息传播进行系统的研究。并且在分析信息扩散或者信息传输时,多数研究只考虑了网络结构或信息传播策略等单一因素的影响,很少综合考虑多种因素。本文将从网络中的信息扩散和信息传输两个方面来研究复杂网络中信息的有效传播。本文首先研究了度关联网络上的信息有效扩散。度关联是网络的重要宏观结构特征,并且度关联现象在真实网络中是普遍存在的,然而目前促进信息扩散的研究往往局限于无度关联的网络,却忽略了度关联网络。为了提高度关联网络上信息扩散的速度,本文综合分析了度关联网络的局域结构和局域信息密度对信息

扩散速度的影响,并提出了一种适用于度关联网络的信息扩散策略。通过在多个无标度网络和真实网络上的大量实验模拟,本文发现网络的局域结构和局域信息密度都能够影响信息扩散的速度。当只考虑网络的局域结构时,偏好接触小度节点能够促进信息扩散的速度,减少信息扩散到所有节点所需的收敛时间;在负关联网络和正关联程度很大的网络中,需要加强对小度节点的偏好程度;适度的正关联有利于信息的扩散。在偏好接触小度节点的基础上,偏好接触局域信息密度较低的节点,能够进一步减少信息扩散的收敛时间,并且在度关联不同的网络上,信息扩散的收敛时间能够减少的比例不同。本文还发现选择大度节点作为传播源也能够减少信息扩散的收敛时间。本部分的工作可以为现实生活中新技术的推广以及健康行为扩散等传播现象提供一定的借鉴意义。本文第二部分研究了具有记忆效应的信息有效扩散。除了网络宏观层面上的结构特性,微观层面上个体的某些属性也会影响传播动力学过程。例如现实生活中,人类活动往往会表现出一定的记忆性,并且这种记忆性也会对传播动力学产生影响。然而以往有关个体记忆性的传播动力学研究大多关注于病毒和行为等的传播过程,而忽视了个体记忆性在促进信息扩散方面的作用。通过提出两种基于接触过程的信息扩散模型,本文研究了节点的记忆性对信息扩散速度、爆发阈值和扩散范围的影响,并且拓展了一套基于个体的平均场理论方法来分析这两个非马尔科夫信息扩散模型。在模型中,假设节点都能记住与告知态邻居的累积接触次数(NAC),告知态节点根据邻居节点的NAC值来偏好地接触邻居并传播信息。通过详实的的

理论分析和仿真模拟,本文发现节点的记忆性能够影响信息扩散过程,并且理论分析能够较好地预测实验模拟结果。具体来讲,偏好选择NAC值小的节点能够有效地提高信息的扩散速度,减小信息的爆发阈值,并能增大信息的最终扩散范围。当信息按照这种有效策略进行扩散时,可以有效地增加告知态节点和易感态节点之间的有效接触,并使信息扩散过程更加的均匀和有效。而如果偏好接触NAC值大的节点,会减小信息扩散的速度和最终范围,并增加信息扩散的爆发阈值,甚至使信息无法进行扩散。本部分的理论方法能够为研究其它非马尔科夫动力学过程提供参考价值。最后,本文研究了双层网络上的信息有效传输。在信息传输过程中,合理的信息分配策略能够使不同节点之间信息负载比较均衡,从而有效提升信息传输的效率和网络的容量。以前有关信息分配策略的研究往往局限于单层网络,而现实中的计算机网络和交通网络等可以抽象为包含多个子层的多层网络。因此,通过综合分析层内节点之间度的差异和层间的速度差异对信息传输的影响,本文提出了一种适用于双层网络的有效信息分配策略,并且拓展了一套基于节点有效介数的理论分析方法。研究节点的度对信息传输的影响时发现,信息在高速层适度地偏好选择小度节点能够将信息合理地分流到高速层,从而使低速层和高速层之间的信息负载平衡,并增加双层网络的容量;通过增加高速层的连边数目、节点的数目以及信息处理能力,也能够提高双层网络的容量。此外,通过研究层间的速度差异,发现为了提高双层网络的容量,随着高速层的速度增加,需要加强信息对小度节点的优先选择。上述结论在双层网络模型和真实的双层