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按语:这篇“略谈完成重点项目的感悟和建议”稿子投给“中国科学基金杂志”后,很快被编辑部接受发表,并把题目改为《国家自然科学基金重点项目“非线性网络的动力学复杂性研究”的突出进展 和创新成果》,而且有关内容也有所修改,该文将在7月第4期“中国科学基金杂志”的《学科进展与展望》栏目里即将刊出,这里公开的是原稿,保留有关“经验与教训”等被删除的部分,反映我的感悟与体会。
方锦清2009、6、20
[摘要] 本文以“非线性网络的动力学复杂性研究”为主线,简要评论和介绍复杂网络的定性特征与定量规律,项目的突出研究进展和创新成果,研究展望与建议。
[关键词]非线性网络,动力学,复杂性
引 言
为了确保我国国民经济持续健康发展和全面提升国家自主创新能力,我国制定了第二个《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《十一五规划》。这两大计划中,把复杂系统、下一代信息网络、信息安全理论等明确定为重大(点)项目和科学前沿的研究课题。
1998—1999年,国际上科学家冲破了长期的传统图论、特别是随机图论的束缚,在复杂网络的研究中取得了突破性进展,其主要里程碑的标志是二项重要的发现:小世界网络[1,2]和无标度网络[3,4],掀起了国内外复杂网络的研究热潮,并由此诞生了一门崭新的交叉科学:网络科学[5—7],无疑,它与自然科学(数学、物理科学、复杂性科学、非线性科学、计算机与信息科学、生物科学、系统科学等)和社会经济科学等众多学科产生广泛交叉,引起了国内外不同学科对网络科学的高度重视和普遍参与,它不仅将为人们提供认识真实世界的复杂性的全新的科学知识和视角,而且将成为改造客观世界的新的方法论和有力武器。
我们知道,自然界和人类社会中广泛存在着复杂系统,而复杂系统正好可通过各种各样的复杂网络来描述。事实上,复杂网络的研究极大地促进和深化了对复杂系统的研究和发展,它已经成为现今复杂系统和复杂性科学研究中最受关注和最具挑战性的科学前沿课题之一。“网络科学”正是与众多领域广泛交叉的一门新兴科学,它的诞生既适应了现代网络信息时代的需要,又符合21世纪复杂科学研究的大趋势。
目前,网络科学正在国内外迅猛发展,复杂网络的复杂性及其应用研究越来越吸引着不同领域、学科和工程等众多人员的高度重视和空前参与,无形地结成了最广泛交叉的科学合作网络,以前所未有的广度和深度向前发展。网络科学不仅将为人们提供认识真实世界的复杂性的全新的科学知识和视角,而且将成为改造客观世界的新的方法论和有力武器。网络科学的一系列新发现及其应用正引发一场世界性网络革命,它与20世纪60年代非线性科学,特别是混沌科学引起的第三次物理学革命, 相互交融在一起,提供了一种新的科学发展观和方法论,使简单性与复杂性、确定性与随机性、有序性与无序性再次达到了自然和谐的统一,人类的认识产生了一次新的飞跃。网络科学的诞生,既适应了现代网络信息时代和复杂科学研究的需要,符合21世纪的发展趋势,验证了20世纪伟大的思想家、理论物理学家史蒂芬.霍金的预言:“二十一世纪将是复杂性的世纪”。21世纪八年多来世界科学的发展越来越证实了这个科学预言。
正是在上述国内外背景下,从2005年1月至2008年12月,我们“一院两校”(中国原子能科学研究院(CIAE)与上海交通大学(SJTU)、北京师范大学(BNU))共同组成了国家自然科学基金复杂网络重点项目联合研究组,开展了国家自然科学基金网络重点项目“非线性网络的动力学复杂性研究”(简称“非线性网络”)的研究工作,这是国家自然科学基金委员会批准的第一项复杂网络科学的交叉科学研究重点基金资助项目。4年来,我们“一院二校”团队密切合作,共同努力,现已圆满完成全部研究计划,实现了预定的研究目标.。
本文就以“非线性网络的动力学复杂性研究”为主线,简要评论和介绍复杂网络的定性特征与定量规律,以及有关应用研究进展和成果;总结我们在完成重点基金项目过程中的一些感悟、经验与教训,并向领导部门提出自己的建议。
1.项目完成概况
无论在网络科学的理论方面,还是在网络实证和应用研究方面,我们的项目都取得了创新性和富有特色的丰硕成果[8]。据目前统计,迄今整组出版了三部专著:方锦清编著的“驾驭强流束晕与探索网络科学”(2008) [5] ;汪小帆、李翔与陈关荣编著的“复杂网络理论及其应用”(2006)[9],李翔编著的“从复杂到有序—神经网络智能控制理论新进展”(2006)[10];。我组负责主编了第二、三、四届全国复杂动态网络学术论坛论文集[11-13]。此外,我组主要成员担任了二部全国复杂网络会议文集的副主编,即狄增如是“复杂网络”的副主编(郭雷,许晓铭为主编,2006),汪小帆是“复杂网络理论和应用”的副主编(陈关荣和许晓明为主编,2008)。迄今初步统计,全组已发表SCI论文约120多篇(不含已经接受发表的文章),EI论文15篇,ISTP论文13篇,专题综述文章28篇,国内外学术会议大会邀请报告约40多次,占总会议报告的40%;分会邀请报告共约10多人次,占总会议报告的10%;会议口头报告50多个,占总会议报告的50%。初步查新显示,全组论文被国内外他引总次数已超过188次。
图1.1-1.4分别示出联合组发表的国际刊物各类论文和会议报告论文发表数量的统计图。从图1.1-1.6的统计数据可见:我们的论文主要发表在20多种国际期刊上:Phys Rev. E, Phys. A, Phys. Lett. A, Eur phys. Lett., Advance in Complex Systems, Int. J. Moder. Phys. B, Chin. Sci., Chin. Phys. Lett., Commn. Theor. Phys., Chin. Phys. IEEE Trans.Circus & System等。值得一提的是2007年应《物理学进展》主编冯端院士的邀约,团队合作撰写了二篇长篇论著(约20万字):“一门崭新的交叉科学—网络科学”(上)和(下)(物理学进展,2007,27(3):239-343;27(4)361-448)),涉及网络科学领域12个重要专题,2008年应《力学进展》的“复杂网络专刊”主编陈关荣等邀请撰写了五篇专题综述文,占专刊1/3。同时,我组为国内外英文杂志撰写了英文专题综述文,这些国内外刊物的专题综述反映了相关课题的新进展和发展方向,具有比一般论文更重要的学术价值。论文发表遍及国内许多著名核心刊物:中国科学、物理学报、物理学进展、自然科学进展,科技导报,复杂系统与复杂性科学,计算机工程与应用,系统工程理论与实践,系统工程学报,等。
同时,我组中国原子能科学研究院与香港城市大学及黑龙江大学联合主办了“第4届亚太地区混沌控制与同步会议暨全国混沌应用研讨会”(哈尔滨,2007、8、24-26);。我组合作者汪小帆和李翔参与组织在2009年“第一国际复杂科学会议:理论与应用” (2009、2. 23-25, 上海)上组织了专题“复杂工程网络研讨会”。我组还参与了10多个国内外学术会议及其交流活动,产生了比较深刻的影响;迄今,全组培养约50名硕、博士研究生,1名博士后出站,13名博士生和24名硕士生完成学位论文毕业,走上工作岗位。