复杂网络结构平衡的动力学特性研究及应用

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作为人际关系研究的基础,社会网络用来刻画社会系统中的人际交往。然而许多社会网络中已经含有社会角色间的情感状况,如何利用这些情感来衡量整个社会网络的结构状况,网络结构平衡理论和认知失调理论给出了理论性的方法。本文以几种复杂网络(增长性无标度网络、Barabasi-Albert无标度网络、Watts-Strogatz小世界网络、Erdos-Renyi随机网络)为工具,研究了三类引起网络结构平衡发生变化的过程中的动力学行为,即:有约束的关系平衡演化过程;从朋友众规则引起的观点和关系的共同演化过程(简称:从朋友众共同演化过程);认知失调引起的观点和关系的共同演化过程(简称:认知失调共同演化过程)。通过对上述过程的数值模拟和理论分析,发现在不同过程中结构平衡的动力学行为的多样性,具体如下:1.对有约束的关系平衡演化动力学行为进行研究发现,系统最终会进入三种不同的吸收态,即:静平衡态、动稳定态、阻塞态。而三种吸收态的出现概率和演化时间均受到网络聚类系数的强烈影响,同时发现动稳定态和阻塞态的平衡度也与聚类系数强相关。2.对从朋友众共同演化的动力学行为进行研究发现:1)演化后网络的平衡度,其值与结构因素(平均度、初始负边比例)成正比,与动力学因素(改观点概率、全改关系概率)成反比;2)演化时间与平均度成正比而与初始负边比例成反比,两者对于演化时间的影响程度基本相当。演化时间与改观点概率成正比,但与全改关系概率的关系却受到改观点概率的影响而在不同区间呈现差异性,且在程度上,全改关系概率的影响力也远小于改观点概率。此外,本部分还对演化后的观点群状况进行了研究,发现观点群的数量和规模都会受到结构因素和动力学因素的强烈影响。3.对认知失调共同演化的动力学行为进行研究发现:1)演化后网络的平衡度随节点容忍度值递增。同时容忍度还存在一个启动阈值,只有大于此值后,容忍度才会对演化后网络的结构平衡度起作用。2)三种网络(Watts-Strogatz小世界网络、Barabasi-Albert无标度网络、Erdos-Renyi随机网络)中,观点传播时间和关系演化时间均随容忍度值递增而趋势递减。在Watts-Strogatz小世界网络、Barabasi-Albert无标度网络中,观点传播与关系演化的时间差也随容忍度趋势递减,先是正差意味着传播速度快于演化速度;随后出现负差,即演化速度又快于传播速度。而在Erdos-Renyi随机网络中,时间差与容忍度呈初段趋势递增然后稳定的情况,并且只有负差,即演化速度始终快于传播速度。通过对第2、3两种共同演化过程的研究,我们还发现在Watts-Strogatz小世界网
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