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《2012中国网络科学论坛》
大会邀请报告摘要
1. 内容标签UCL:科学与人文之间的一座小桥
李幼平
摘要:中国专家把复杂网络的连接度、平均路径长度、聚类系数等三个概念联系起来,让连接度高的公用内容缓存于网络边缘,形成路由跳数少于5跳的短路径网络,具体设计有邬江兴的ACR、唐晖的PPCache和有线电视双向互动的TVCache等。短路径网络的营造,相当给IP网络添加一种“小世界”结构。
公共内容的度值服从幂律,然而,TCP/IP传输不过问内容,路由跳数与连接度无关,造成核心层流量随网络规模和视频应用呈爆炸性增长。小路径设计顺应幂律,迁移常用内容,赋以边缘层拦截常用访问的强大截流能力,核心层流量明显回落,QoS问题和耗能过大问题也获得转机。更重要的是,在内容大迁移中,法律手段有可能获得治理互联网的大好机会。
为了将短路径网络推向更高境界,本文建议:1,国家制定统一内容标签,使各种短路径设计得以互补相助;2,国家利用卫星辐射能力,从物理上形成只需2跳的辐射复制机制,营造安全、均等、无标度(scale-free)的三网融合环境。
2.网络交互的魅力
The Beauty and Power of Network Interaction
李德毅 黄立威 张天雷
如果说是互联网的发明催生了网络科学,那么随着云计算和移动互联网的高速发展,万人万物正作为重要因素参与网络交互,实现物物联网、人人联网。物联网的更高境界是机器人联网,形形色色的机器人和人都具有高度的智能和思辩能力,一旦作为网络主体参与到了网络的交互之中,会形成全新的社交网络和社会计算,改变整个社会关系和运作形态,加速了网络科学的研究。
人以类聚,物以群分。在基于互联网的社交网络中,大大小小的社群,形成了形形色色的、特定情境和主题的虚拟社区。人们用网络科学研究这些社区,发现复杂网络中常常具有大规模分布却又“小世界”聚集的性质、甚至是“超小世界”聚集的性质;这些网络常常是无尺度的,或者在多尺度上表现出幂律分布的性质;网络的鲁棒性和脆弱性并存的性质;以及网络内部的自相似性质等。当前网络科学研究的一个热点是社区群体行为以及社区影响力的传播机理。
近几年来,我们致力于用物理学的方法进行网络认知的研究,用高斯云模型和高阶云模型描述游走在高斯分布和幂律分布之间各种复杂网络之中的不确定性,发现社区的共同规律,如社区规模可大可小,社区门槛可高可低,社区主题可粗可细,社区常识可缺可添,社区划分无穷无尽,社区演化可消可长。我们把重点放到网络交互这个环节上,构造了多个交互算子,如反映积极交互的扩充算子、协同算子、创造算子,以及反映消极交互的消减算子、冲突算子、消亡算子等,赋予复杂网络中的节点和边的物理属性,通过数据场和拓扑势等方法进行网络数据挖掘,发现社区中的领袖成员、骨干成员、基本成员、外围成员,甚至发现社区之间的骑墙成员等,模拟群体行为导致涌现的过程与形成条件,研究社区影响力的传播以及社区群体行为的演化,取得了一些很有意义的成果。
3.科学-艺术-人文携手并进,共创世界和谐之未来!
方锦清
中国原子能科学研究院
任何科学、艺术和人文都源于自然界和人类社会,都是从不同方面描述真实的自然界和人类社会,对真、善、美的追求和表达。自然科学是对自然、对宇宙、对生命的奥秘的探索,艺术和人文是对人类心灵情感和行为奥秘的探索,三者都是数千年来人类所创造的智慧精华,并形成了无比丰厚的知识宝库,包括物质、非物质和精神产物,留下了辉煌灿烂和五彩滨纷的文明成果。本报告将简单回顾中外科学、艺术和人文发展的过去、现在,并展望和谐发展之未来。综观历史可以发现:人类的创造力和想象力是科学、艺术和人文发展的本质源泉和动力,科学-艺术-人文好象孪生同胞兄弟,具有“同根生、同源发、同愿望” 的“三同”特点。
首先,我们将评述我国源远流长的五千年文明历史和四大科学发明——造纸术、指南针、火药和活字印刷术,我国历史性代表人物和西方文艺复兴时期的的巅峰人物,他们在中外产生的巨大影响和对世界文明的发展的推动作用。证明历史上自然科学与艺术曾经并驾齐驱、互相依赖和和谐发展。但是后来产生了分离,也就是经过:“混沌一体”到“分道扬镳”又到了“殊途同归”的三个时期。现在科技正以空前巨大的步伐进入艺术领域,科技的发展为艺术提供不竭的动力和方法。科学的进步不断地激发艺术家的创作灵感。艺术家正是吸收了科技的丰硕成果,使自身获得了日新月异的发展,同时艺术积极也向科学领域渗透。科学与艺术曾经在山麓下分手,必将在人类知识的山顶重逢。
其次,我们从李政道在科学、艺术和人文的几种标志性论著入手分析,着重探讨了作为科学、艺术、人文融合的一个典范的李政道科学家及其合作网的若干特点,与其他科学家与艺术家的异同,以及能够给人们的启迪作用。
随之,简介了迅速发展的网络科学、非线性科学、复杂性科学、纳米科学等交叉科学的概况,它们正在加速和促进科学-艺术-人文的和谐统一的进程。
最后,提出一个建议,并指出:未来属于懂得科学、艺术、人文和勇于创新的人,让我们携起手来,在人类理性的浪漫长河中,荡起创造的双桨,乘风破浪,纵情歌唱,共创未来,迎接21世纪最伟大的中华复兴! 拥抱科学-艺术-人文和谐统一时代的到来!
4.论网络的标度与对称
——结构与功能的和谐统一
史定华
上海大学数学系
摘要:这个报告的第一段网络建模──社会科学的启迪,从社会科学两个实证研究案例出发简介四种网络拓扑,特别是小世界网络和无标度网络。报告的第二段网络设计──寻找最佳的结构,以社会交往、社会学习、社会保全等等引出可导航网络和全齐性网络,说明网络对称的重要性和网络优化的复杂性。报告的第三段无标度网络──一个有争议的概念,介绍国际上大人物和名单位对幂律(标度)不同的认识和看法,顺便阐述我们的理解。报告的第四段网络动力学──复杂性科学的前沿,通过数学物理中的几何学与动力学所展现的完美结合,讨论网络科学中的结构与功能的和谐统一。结论:仰望星空与脚踏实地。
5.网络信息挖掘:预测、排序和推荐
周涛
成都电子科技大学
从国家、社会和经济的战略需求发展以及学术研究的宏观趋势出发,勾勒网络信息挖掘在理论、应用和商业层面的机遇和挑战。介绍网络信息挖掘中的主要问题以及这些问题之前的关联,评述国际国内相关研究团队在该方向上的进展,特别强调我们的贡献和不足。最后讨论网络信息挖掘目前存在的开放性问题以及在业界有前景的应用。
6. 多层网络上的流行病传播
刘宗华
华东师范大学物理系
7.人类重复行为的时空分布特征之动力学模型研究
及其在社会物理中的应用
汪秉宏
中国科学技术大学
本世纪的第二个十年是复杂性科学深入各个领域,不断有新的突破而面临更大挑战的时代。许多重要复杂系统(生命、经济和社会体系:互联网、人类行为、城市交通流、社交网络)正迫切等待我们运用统计物理研究方法,通过实证统计与理论模型分析相结合的手段进行全新的认识和探索。我们将围绕人类重复行为的时空分布特征与突发事件下恐慌人群行为中的统计物理问题,针对人类自身行为的规律特性及社会个体之间的相互作用等复杂现象,探讨人群动力学和社会物理系统的统计力学模型构建,尝试挖掘和理解决定人类群体复杂系统演化过程的基本物理机制与统计物理规律。着重讨论突发事件下恐慌人群行为的动力学规律和评价各种人为干预疏散策略的效果。
8.籍有限的无线记录探究人类集群动力学
李翔
复旦大学
摘要:人类社会已经迈入网络信息时代,人类自身也成为网络化社会的一部分,人类集群行为与各种交互的复杂网络形成了一个相互影响的反馈闭环系统。飞速发展的信息技术使得观测和研究人类集群行为的动力学特征模式成为可能。我们将简要回顾国际同行利用电子邮件、手机、蓝牙、射频识别等技术研究人类集群行为模式与规律的代表性成果,然后介绍我们在基于无线城市的背景下利用复旦大学无线校园网络登入记录所开展的一系列研究和主要发现,并展望信息技术-社会交互的复杂网络理论对于推动网络科学进一步发展的研究趋势。
9.基于仿真的战争复杂网络分析
胡晓峰
中国国防大学
复杂网络研究已经从理解网络结构性质,发展到了对网络行为进行预测和控制,这已经成为解决复杂系统问题最重要的方法之一。例如对战争系统和社会危机的研究。这种方法需要大量的现实数据的支持,但却很难再现实中得到,这就需要借助仿真的手段。报告从巴拉巴西的研究谈起,介绍了基于大尺度仿真的复杂网络的分析,特别是针对战争复杂系统和体系的分析方法和过程,探讨了复杂网络分析在其中可以起到的作用。
10.从复杂网络到系统生物学
吕金虎
中国科学院数学与系统科学研究院研究院
系统生物学是“二十一世纪医学和生物学的核心驱动力”。网络科学的发展极大的推动了系统生物学的发展。同时,系统生物学的迅猛发展也为复杂网络的研究提供了成功的范例和提出了严峻的挑战。从某种意义上讲,系统生物学的研究就是通过网络整合各个不同学科的研究成果。如从基因、分子、细胞等不同角度的研究,都是在不同层面上对于一个特定事物的具体研究,如果把这些研究形成网络,并且通过一定的范式表现出来,就能找到疾病的致病原因。系统生物学在健康(如疾病预测、新药开发等)、能源、环境、农业和营养等领域有着广阔的应用前景。
11. 网络传播中最具影响力的节点
陆君安
武汉大学
确定网络传播中最具影响力的节点,是网络理论和应用中的一个十分基本的重要问题。本报告讨论什么叫“网络中最具影响力的节点”;分别就单个传播源和多个传播源情形,讨论Hubs节点或者高介数的节点是否一定具有高影响力,比较K-shell分析的网络核心节点的影响力。进一步讨论PageRank算法和最新提出的LeaderRank算法。最后比较在传染病免疫控制策略中随机免疫、目标免疫和“熟人免疫”三种免疫策略的功效。其中包括我们自己的一点工作。
12. 网络科学之美
汪小帆
上海交通大学
网络科学着眼于复杂网络的共性特征的科学理解。本报告将重点围绕复杂网络的共性拓扑特征阐述网络科学的统一之美,包括网络有多大、多小、多紧、多密、多配、多分等。此外,报告将以网络拓扑建模为例阐述网络科学的简洁之美,以网络应用为例阐述网络科学的协作之美,以社会学习为例阐述网络科学的包容之美,以网络控制为例阐述网络科学的可控之美。
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