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多层复杂网络理论研究进展_概念_理论和数据_张欣.pdf

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多层复杂网络理论研究进展_概念_理论和数据_张欣.pdf
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第 12卷第 2期复 杂 系 统 与 复 杂 性 科 学Vol.12No.22015 年 6 月 COMPLEX SYSTEMS AND COMPLEXITY SCIENCE Jun. 2015文 章编 号 :1672-3813(2015)02-0103-05;DOI:10.13306/j.1672-3813.2015.02.016多层复杂网络理论研究进展 :概念 、理 论 和数据张欣(上海海事大学交通运输学院 ,上海201306)摘要 :对多层复杂网络近期发展历程和代表性研究进行了回 顾和梳理 。从概念 、理论模型和数据三方面入手 ,阐述了多层复杂网络的科学本质 、理论瓶颈及现实应用 。并指出多层复杂网络是网络科学发展的重要发向 ,未来亟待形成规范且具有普适性的概念体系和研究范式 ;理论模型将进一步体现多层网络依存性和交互性的优势而不是单个网络的简单叠加 ;现实应用层面将从模型验证更多地向优化现实系统的方向发展 。关键词 :网络科学 ;多层网络 ;多维型网络 ;依存型网络中图分类号 :N94文 献标 识码 :AMultilayer Networks Science:Concepts,Theories and DataZHANG Xin(School of Traffic and Transportation,Shanghai Maritime University,Shanghai 201306,China)Abstract:A brief review about multilayer networks research is given in this paper.The concept,theoretical model and data analysis of multilayer networks are introduced,which helpus to drawscientific essence as wel as pinpoint practical bottleneck and open questions in the future.As oneof veryimportant directions in network science,future studies of multilayer networks should fo-cus on three aspects.First,for concept system,form a standardized and universal research para-digm.Second,developthe theoretical model to utilize the dependence and interaction of multilay-er networks rather than sum of exitingmodels of single network.At last,in empirical research itis necessaryto transit from verifyingcurrent model based on real data to improve real system viathe theoretical model.Keywords:network science;multilayer networks;multi-relational networks;interdependent net-works收稿 日 期 :2014-10-11;修回日 期 :2015-01-16基金项 目 :教育部人文社会科学青年基金 (10YJC630394);上海市重点学科建设项目 (S30601)作 者简 介 :张欣 (1982-),女 ,浙江 湖 州人 ,博士 ,副教授 ,主要研究方向为复杂网络理论建模 、交通运输系统风险分析等 。0 引言网络科 学是将现实的物理 、生物 、经济和社会系统抽象为由节点和连边组成的网络 ,对其结构特征 、动态演化等规律进行研究的交叉理论 。经过了15年的发展 ,网络科学已形成了蔚为可观的研究成果 ,也形成了系统的学科架构和理论体系[1-10]。大多数 复杂网络的研究都是将现实系统抽象为单个网络 ,然而现实世界中各类系统之间并非孤立的 ,而是相互联系的 。如交通系统中航空与铁路运输网络的复合 ;计算机网络中服务器与终端系统的依存 ;电力基础设施中电站与计算机中控系统的交互控制 ;社会网络中现实的人际关系网和在线人际关系网之间的复合重叠 ;金融市场与实体产业的交织影响等[11-16]。因此近 年来 ,复杂网络研究的焦点逐渐开始自单个网络转向多层网络 。多层网络尽管尚处于起步阶段 ,
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