[發(fā)明專利]一種動(dòng)態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711423482.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107888431B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆波;劉一平;劉佳謀;宿紅毅;鄭宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24
• 代理公司: 北京理工正陽(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鮑文娟

本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)核心?邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法，屬于網(wǎng)絡(luò)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。中心化算法的核心為：在一個(gè)動(dòng)態(tài)的核心?邊緣網(wǎng)絡(luò)中，選中的目標(biāo)點(diǎn)在每個(gè)選定的時(shí)刻選擇網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)連邊，目的是最小代價(jià)下目標(biāo)點(diǎn)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)的中心?；诖砣说暮诵?邊緣結(jié)構(gòu)模型構(gòu)造方法的核心為：依概率選擇網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)為目標(biāo)點(diǎn)，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)非合作博弈的情況下應(yīng)用中心化算法，演化給定次數(shù)后，得到具有核心?邊緣結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的中心化算法為核心?邊緣結(jié)構(gòu)的研究提供了個(gè)體的視角；在動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)上算法表現(xiàn)出眾；本發(fā)明的模型構(gòu)造方法放寬了現(xiàn)有構(gòu)造方法的約束。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法，屬于網(wǎng)絡(luò)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)實(shí)世界中的許多復(fù)雜系統(tǒng)或以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的形式存在、或能被轉(zhuǎn)化成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如網(wǎng)絡(luò)演化、機(jī)構(gòu)分析、策略分析等也在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界引起眾多關(guān)注。核心－邊緣結(jié)構(gòu)是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中一種非常重要的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),本是用來(lái)描述區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的理論，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用到各種網(wǎng)絡(luò)的描述中。核心－邊緣結(jié)構(gòu)是由大量個(gè)體相互聯(lián)系組成的一種中心緊密連接、外圍稀疏分散的單元結(jié)構(gòu)，與層次結(jié)構(gòu)具有一定的相似性，即中心部分節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中具有明顯的主導(dǎo)作用，而外圍節(jié)點(diǎn)則呈現(xiàn)出邊緣化。但是，其又呈現(xiàn)出一定的簇團(tuán)結(jié)構(gòu)，即核心部分和邊緣部分都可分別看作是由大量節(jié)點(diǎn)組成的簇團(tuán)，且不像社團(tuán)結(jié)構(gòu)那樣可以分割成獨(dú)立的凝聚子群。之前的研究集中于從網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，探索網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的宏觀特征，而忽略了從個(gè)體角度出發(fā)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成。核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)并不是憑空產(chǎn)生的，它是由一個(gè)個(gè)的個(gè)體組成。核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的形成是每個(gè)個(gè)體相互影響的結(jié)果，個(gè)體的策略直接決定了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。探究個(gè)體的何種策略能夠形成核心-邊緣結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的一個(gè)研究重點(diǎn)。

此外，以往的研究關(guān)注于靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，然而真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)是復(fù)雜多變的，靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能反映真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的需求。一些在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)中行之有效的策略，可能在動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中不再適用。因此，本發(fā)明關(guān)注于動(dòng)態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的個(gè)體策略分析，研究在動(dòng)態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)中，邊緣點(diǎn)如何選擇策略以最終到達(dá)中心。

代理人基模型(Agent-Based Model；ABM)即是代表個(gè)別角色的代理人(agent)在動(dòng)態(tài)社會(huì)系統(tǒng)中的電腦模擬。每個(gè)代理人都是一個(gè)實(shí)體，代表了個(gè)人、團(tuán)體或組織，各個(gè)代理人自主決定自己的行為并與其它代理人產(chǎn)生相互作用。在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究中通常假設(shè)各個(gè)代理人是利己主義的，基于自身的利益去決定行為。而從宏觀來(lái)看，各個(gè)代理人的不同行為共同形成了網(wǎng)絡(luò)中的宏觀結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的核心-邊緣結(jié)構(gòu)模型往往有很強(qiáng)的約束條件，限制了代理人的自由，現(xiàn)階段還沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的代理人基的核心-邊緣模型。

核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)廣泛存在于國(guó)家外交網(wǎng)絡(luò)，全球外貿(mào)網(wǎng)絡(luò)以及城市經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)中。已有的對(duì)核心邊緣網(wǎng)絡(luò)的研究技術(shù)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，技術(shù)非常成熟，然而，從個(gè)體角度出發(fā)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析一直被忽略，還存在很大的發(fā)展空間。已有的中心化算法在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)上能夠在很短的步數(shù)內(nèi)實(shí)現(xiàn)中心化，然而真實(shí)網(wǎng)絡(luò)往往是動(dòng)態(tài)變化的。已有的核心邊緣網(wǎng)絡(luò)模型如Rich-club和Onion等，已經(jīng)廣泛被業(yè)內(nèi)認(rèn)可，但是都有很強(qiáng)的度數(shù)約束。本發(fā)明的目的是致力于解決上述技術(shù)缺陷，提出如何在一個(gè)動(dòng)態(tài)的核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)中，使選中的邊緣點(diǎn)到達(dá)中心的算法。進(jìn)一步地，結(jié)合中心化的策略和代理人基的相關(guān)假設(shè)，分析動(dòng)態(tài)核心-邊緣結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析中忽略個(gè)體角度以及網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化的技術(shù)缺陷，提出了一種動(dòng)態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法。

一種動(dòng)態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法，包括兩部分：1)從個(gè)體角度出發(fā)，提出了動(dòng)態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法；2)針對(duì)現(xiàn)有的核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)模型，結(jié)合中心化算法提出了代理人基(agent-based model；ABM)的網(wǎng)絡(luò)演化模型構(gòu)造方法，即基于中心化算法的網(wǎng)絡(luò)演化模型構(gòu)造方法。