基于SIR模型的社交网络信息传播模型研究

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近年来,随着移动互联网在世界范围内的迅速普及,社交网络已经在人们日常生活中占据越来越重要的位置。人们开始习惯在社交网络中发布信息和获取信息。其中,利用社交网络进行商业信息传播逐渐成为一种主流的商业推广手段。本文以微博网络中商家发布的优惠信息的传播过程为研究对象,通过建立优惠信息传播动力学模型分析其传播规律。本文的主要工作包括:(1)以SIR(susceptible-infected-recovered)模型的基础,建立了一个SEAIR(susceptible-lurker-super-normal-recovered)动态模型。在SEAIR模型中,引入了超级传播者、普通传播者和潜伏者三种基本隔室状态。并且,每种状态均增加进入、离开的概率,增强SEAIR模型的动态性。超级传播者和普通传播者在信息传播过程具有不同强度的感染参数β1和β2,潜伏者用于描述信息传播过程的犹豫过程。此外,根据平均场理论建立了SEAIR模型的动力学方程,并推导了基本传染数(即阈值)?0。理论证明当?0小于1时,SEAIR模型在无信息平衡状态时具有局部和全局稳定,传播过程趋于消失。当?0大于1时,SEAIR模型存在一个独特的局部平衡状态。(2)为了验证SEAIR模型的性能,以微博中百度App促销活动为实例,对SEAIR模型与SIR模型的进行数值仿真。仿真结果表示,与SIR模型相比SEAIR模型的均方根误差(RMSE)降低了33.2%,SEAIR模型的平均绝对误差降低了24.74%。同时,对关键参数β2、α、λ2、β1、ε、λ1、λ3、u对SEAIR模型性能的影响进行评估。对超级传播者的感染比率β2、转化比率α和退化比率λ2参数的研究分析表示:新的隔室A态(超级传播态)可以显著地增强信息的传播范围和传播速度,使得信息在传播前期具有较高的影响程度。同时,有超级传播者参与的信息传播过程不仅让信息的关注峰值提前出现,而且会延长信息的关注时间。对普通传播者的感染比率β1、转化比率ε和退化比率λ1参数的研究显示:相比超级传播者,普通传播者的影响程度下降很多。普通传播者的转化比率决定了选择传播用户的数量,在真实网络中对信息传播有决定性作用。普通传播者的退化比率λ1显著地影响信息的传播峰值。潜伏态E和进入、离开参数u的引入能够有效地描述信息传播过程中存在犹豫状态和动态变化特性。(3)以SEAIR模型为基础,本文提出了一种用于微博网络广告信息传播趋势的分析方法。该方法主要分为数据采集、构建空间网络、微博广告信息传播动力学分析、分析结果输出四个部分。该方法首先通过数据采集方法获取广告的相关信息;然后通过构建空间网络结构的方法构建相应的信息传播网络;接下来,建立信息传播网络的SEAIR模型,并确定在传播过程的模型参数值;最后,将该广告信息初始信息引入SEAIR模型中,获得广告信息传播的动态变化过程。
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