2019年随机图与复杂网络学术会议
复杂网络的结构分析与模型研究
复杂网络的结构分析与模型研究随着信息技术的飞速发展和互联网的普及，网络已经成为人们不可分割的一部分。
然而，网络并不是简单的连通图，它更多的是一种复杂的拓扑结构。
而复杂网络的结构分析与模型研究正是在探究这种复杂的拓扑结构。
一、复杂网络的概念和分类复杂网络是一种由众多节点和边组成的图形结构，其在现实生活中的各种应用越来越广泛，如社交网络、交通网络、供应链网络等。
根据网络节点之间连接的方式，复杂网络可以分为以下四类：1. 随机网络。
随机网络是节点之间连接完全随机的网络，其中各节点的度数呈现高斯分布。
这种网络的特点是具有较小的聚类系数和较小的平均路径长度。
2. 规则网络。
规则网络是节点之间连接具有规则性的网络，其中各节点的度数相同，且该度数相同。
这种网络的特点是具有较大的聚类系数和较小的平均路径长度。
3. 小世界网络。
小世界网络在随机网络和规则网络之间，其中大部分节点连接在一起，但也有一部分节点连接到远离它们的其他节点。
这种网络的特点是具有较小的平均路径长度和较大的聚类系数。
4. 非线性网络。
非线性网络包括动力学网络和生物网络，在这些网络中，边的权重也具有非线性性质。
这种网络的特点是具有丰富的动力学行为，包括同步、混沌等。
二、复杂网络的结构分析复杂网络的结构分析主要是研究网络连接的拓扑结构，包括网络的度分布、聚类系数、平均路径长度等特征。
1. 度分布。
度分布是指节点在网络中的度数概率分布，它是复杂网络的基本特性之一。
在一个网络中，节点度数越大，其所占比例越小，表现出幂律分布。
2. 聚类系数。
聚类系数是指节点的邻居之间也彼此相连的概率，它描述了网络的局部结构。
在随机网络中，聚类系数很小，在规则网络中，聚类系数很大，而在小世界网络中，聚类系数介于二者之间。
3. 平均路径长度。
平均路径长度是指节点之间的平均最短路径长度，它是网络中任意两个节点间距离的度量。
在随机网络中，平均路径长度较大，在规则网络中平均路径长度较小，而在小世界网络中，平均路径长度介于二者之间。
复杂网络中的动力学模型与机理分析
复杂网络中的动力学模型与机理分析一、引言复杂网络是近年来引起广泛关注的研究领域，它可以用来模拟和分析各种复杂系统，如社交网络、生物网络和交通网络等。
动力学模型是研究复杂网络行为的重要工具，通过对网络节点之间的相互作用进行建模，我们可以深入了解复杂网络中的动态演化过程与机理。
本文将介绍一些常用的动力学模型，并对其机理进行分析。
二、随机图模型随机图模型是最早被引入到复杂网络研究中的模型之一，它假设网络中节点之间的连接是随机生成的。
其中最经典的是随机图模型中的ER模型，它假设每一对节点间的连接概率都是相等的。
通过该模型，我们可以研究网络中的群聚现象和相变行为等，揭示了复杂网络中的一些基本特性。
三、小世界网络模型小世界网络模型克服了随机图模型中的不足，它通过引入局部连接和随机重连机制，能够同时兼顾网络的聚类特性和短路径特性。
其中比较有代表性的是Watts-Strogatz模型，它将网络的随机重连程度作为参数，可以控制网络的小世界性质。
这种模型揭示了许多实际网络中普遍存在的“六度分隔”现象。
四、无标度网络模型无标度网络模型是另一类常用的动力学模型，它假设网络中部分节点的度数比其他节点更高。
这种模型能够较好地描述现实中一些特殊的网络，如互联网和社交网络等。
其中著名的模型是BA 模型，它通过优先连接机制，使得度数较高的节点更容易获得新节点的连接。
这一模型的提出揭示了复杂网络中的“rich get richer”原则。
五、动力学机理分析除了建立动力学模型，我们还需要分析模型中的动力学机理。
常用的方法包括稳定性分析和数值模拟等。
稳定性分析可以通过线性化系统方程来推导系统的稳定性条件，从而预测网络的稳定状态。
数值模拟则利用计算机模拟的方法，通过迭代网络的动力学方程，模拟网络的演化过程并得到网络的行为特性。
六、复杂网络中的动力学现象在复杂网络中，各种有趣的动力学现象被发现并研究。
例如，网络同步现象是指网络中的节点在相互作用下，逐渐趋于统一的状态。
数学课题会议记录范文
数学课题会议记录范文第一章：引言1.1 研究背景和目的在数学研究中，学术会议是促进学界交流和学术合作的重要平台。
本次数学课题会议旨在探讨最新研究进展和挑战，促进学术界的合作和创新，为数学研究的发展做出贡献。
1.2 本次会议的重要性本次会议邀请了国内外的优秀专家学者，他们在数学领域有着丰富的研究经验和成果。
通过集思广益，我们有望推动数学研究的前沿，解决实际问题，为学术界和社会做出重要贡献。
第二章：前沿数学研究进展与挑战2.1 复杂网络和图论复杂网络和图论是当前热门的研究方向之一。
专家学者介绍了最新的研究成果和应用，包括社交网络分析、网络恶意行为检测和网络优化等。
同时，我们也面临着网络数据获取、分析方法和安全问题等挑战。
2.2 数学建模与计算方法数学建模是将实际问题转化为数学模型的过程，是解决复杂问题的重要手段。
在本次会议中，专家学者分享了不同领域的数学建模方法和计算方法，包括大数据分析、机器学习和优化算法等。
但是，面对数据规模和计算复杂度的不断增加，我们需要进一步改进建模方法和算法，提高计算效率。
2.3 数理统计与概率论数理统计和概率论是数学的重要分支，广泛应用于金融、医学和工程等领域。
本次会议聚焦于最新的统计推断、假设检验和随机过程等研究进展。
然而，面对大数据时代的挑战，我们需要开发更加适应复杂数据结构和动态变化的统计模型和方法。
第三章：数学研究的应用与创新3.1 金融工程和风险管理金融工程和风险管理是数学在实际中的重要应用领域之一。
专家学者分享了最新的金融模型和风险评估方法，讨论了风险管理的挑战和未来发展趋势。
我们需要深入研究金融市场的波动性和不确定性，为风险投资决策提供科学依据。
3.2 生物医学和生态环境生物医学和生态环境是数学在生命科学中的重要应用领域。
本次会议介绍了最新的数学模型和计算方法，用于细胞生物学、医学影像处理和生态系统建模等研究。
然而，如何解决生物医学和生态环境问题中的数据噪声和不确定性，仍然是一个挑战。
复杂网络的建模和分析方法
复杂网络的建模和分析方法网络是近年来信息科技进步的代表，由于发展日新月异的计算机技术，网络应用得到迅速发展，网络如今已经成为了人类社会生产、生活和文化交流的重要平台。
当我们考虑网络的时候，其中复杂网络就是其中一种极其重要的分类。
网络中的节点和边可能不均匀的分布，这样的不均匀分布带来了许多特殊的性质。
本文将试图详细探讨复杂网络的建模和分析方法。
复杂网络的建模为了描述复杂网络，需要一种统一的数学框架。
我们一般从网络结构以及网络的动态演化上进行分析。
主要有以下方法：一、随机图模型简单图就是一个半静态的结构，它的边和节点并不会随着时间的推移而变化。
最简单的图模型就是随机图模型，就是在预先确定的节点数和边数的情况下，按照一定的概率选择边的连通性。
随机图模型可以算是网络拓扑研究的起源。
二、小世界模型随机图模型的一个缺陷是其剖面是一个独立图，不存在聚集的特征。
例如，引人入胜的邻居的概率不会随着查询邻居节点的节点数r的增加而增加。
由此引入了一个更复杂的模型：小世界模型。
小世界模型是根据两个原则构建的网络模型：（1）聚集性-即偏爱节点之间的连接模式，总是很密切。
（2）小世界特性-即直接联系的代价非常低。
这个建模方法就提供了一个更准确描述现实世界网络的机制。
三、无标度网络模型无标度网络是具有度数分布幂律的网络，其中少数节点具有非常高的度中心性（大量中心化），在其他对等节点无法得到的比较强的网络大小中，这样的节点承担了关键性的角色。
例如，社交网络中的一些"明星"用户就是这样的重点排在百万网络的正中央。
我们不占据所有节点，但我们可以通过类似于贪婪算法的选择策略来选择一颗"多挑出几个"的巨型星状孤岛。
研究人员已经研究了很多这类结构，即度数为$ kn^- \gamma $的随机网络、BA无标度网络和其它类型的网络。
复杂网络的分析复杂网络的建模是复杂网络研究方向的首要任务，建模的质量对研究结果的准确度起到至关重要的作用。
北大考博辅导：北京大学应用数学考博难度解析及经验分享
北大考博辅导：北京大学应用数学考博难度解析及经验分享根据教育部学位与研究生教育发展中心最新公布的第四轮学科评估结果可知，2017-2018数学与应用数学专业大学排名中，数学与应用数学专业排名第一的是复旦大学，排名第二的是北京师范大学，排名第三的是南开大学。
作为北京大学实施国家“211工程”和“985工程”的重点学科，数学科学学院的应用数学一级学科在历次全国学科评估中均名列第六。
下面是启道考博整理的关于北大大学应用数学考博相关内容。
一、专业介绍应用数学专业属于基础专业。
无论是进行科研数据分析、软件开发，还是从事金融保险，国际经济与贸易、化工制药、通讯工程、建筑设计等，都离不开相关的数学知识。
可见数学与应用数学专业是从事其他相关专业的基础。
随着科技事业的发展和普及，数学专业与其他相关专业的联系将会更加紧密，数学知识将会得到更广泛的应用。
应用数学专业培养掌握数学科学的基本理论与基本方法，具备运用数学知识、使用计算机解决实际问题的能力，受到科学研究的初步训练，能在科技、教育和经济部门从事研究、教学工作或在生产经营及管理部门从事实际应用、开发研究和管理工作的高级专门人才。
北京大学数学科学学院应用数学专业在博士招生方面，划分为13个研究方向：070104应用数学；研究方向：01.图像重建和图像分析；02.李群表示论及其应用；03.数学物理；04.随机动力系统与光滑遍历论；05.人工智能；06.程序理论，软件形式化方法；07.统计学习与智能信息处理；08.密码学与信息安全理论；09.信息安全工程；10.符号计算、自动推理和程序验证；11.图像重建与图像处理；12.微分方程在图像处理和信号分析中的应用；13.信息物理融合系统此专业实行申请考核制。
二、考试内容北京大学应用数学专业博士研究生招生为资格审查加综合考核形式，由笔试+专业面试+英语口语构成。
其中，综合考核内容为:1、学院和中心将根据收到的申请人的申请材料进行评估，并根据评估结果确定是否给予考核资格。
复杂网络图模型构建方法及其生成机理分析研究
复杂网络图模型构建方法及其生成机理分析研究复杂网络是由许多节点和连接它们的边组成的系统，广泛应用于各种领域，如社交网络、互联网、生物网络等。
构建复杂网络图模型的方法有很多种，每种方法都有不同的特点和适用范围。
本文将对常用的复杂网络图模型构建方法进行介绍，并分析其生成机理。
一、随机图模型随机图模型是最简单的复杂网络图模型之一。
其中最著名的是随机图模型ER模型。
ER模型假定网络中的节点之间的连接是独立随机生成的，每个节点与其他节点建立连接的概率是相同的。
这种随机生成的方式使得ER模型具有均匀分布的特点。
随机图模型的生成机理是基于节点之间的独立性和随机性，与真实网络的特征相去甚远。
二、无标度网络模型无标度网络模型是指节点的度分布满足幂律分布的网络模型。
最著名的无标度网络模型是BA模型。
BA模型通过“优先连接原则”来生成网络，新添加的节点更倾向与连接到已有节点的度较高的节点。
这种方式使得网络中出现少数节点的度远远高于其他节点的度，形成了“富者恒富”的现象。
无标度网络模型的生成机理是基于“优先连接原则”，即更容易连接到已有节点的度高的节点。
三、小世界网络模型小世界网络模型是介于随机图模型和无标度网络模型之间的一种网络模型。
最著名的小世界网络模型是WS模型。
WS模型通过增加一定的随机边连接来改变规则网络的特性。
首先，WS模型开始于一个规则网络，其中每个节点都与相邻的k个节点连接。
然后，WS模型按一定概率重新连接节点的边，以增加网络的随机性。
这种方式使得网络中出现了更多的短距离连接，同时保持了一定的规则性。
小世界网络模型的生成机理是结合了规则网络和随机网络的特征。
四、分层网络模型分层网络模型是最接近真实网络结构的一种网络模型。
分层网络模型将网络分为多个层次，每个层次中的节点和连接方式都有所不同。
分层网络模型可以更好地描述真实世界中复杂网络的特征，如社会网络中的不同社群、生物网络中的不同生物过程等。
分层网络模型的生成机理是基于现实世界中的层次性和群组特征。
复杂网络概述
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三、复杂网络的结构模型
小世界网络
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三、复杂网络的结构模型
小世界网络
C(p) : 平均聚集系数 L(p) : 平均最短路径
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• 算法来源
PageRank算法
通过人工进行网页 分类并整理出高质 量的网站
计算用户查询关键 词与网页内容的相 关程度来返回搜索 结果
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作战体系节点重要性分析
机械化战争时代, 在通信手段和 指挥控制手段受限的情况下, 作 战体系, 形成了一种树状结构。
随着指挥信息系统的功能越来越
强，作战体系任何两个节点之间
均可以根据需要建立联系，逐步
形成网络化结构。
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作战体系节点重要性分析
•作战体系结构的网络描述
依据复杂网络理论, 可以定义作战 体系由节点集合 V 和 边 集 合 E 组 成 的 图 G = (V , E) 。其中, V = {v1,v2 ,…,vn}, 代表组成作 战体系的指挥控制节点、预警侦察 节点（包括战场态势信息源节点和 目标信息源节点）、攻防交战节点 等； E ={e1,e2 ,…,em}, 代表节点之间信息传递关系。
） 目
（3 K 4(K
2） 1)
Lnc（ N1/2） Nm /122m/k2 Nk
一般情况下, 聚集系数较大, 平均最短路径较长。
最近邻耦合网络
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三、复杂网络的结构模型
随机网络
（1）初始化: 给定N个节点以及连边概 率p
（2）随机连边:
①选择一对没有边相连的不同的节点。
②生成一个随机数r
复杂网络的分析与建模
复杂网络的分析与建模从古至今，交际是人类活动的重要组成部分。
随着科技的进步，人们在虚拟世界中形成的复杂网络受到了广泛关注。
复杂网络可以看作是节点之间的联系，例如国际贸易和社交网络等，它由大量的节点和连接组成，形成了一个非常庞大、错综复杂的交互系统。
因此，研究复杂网络模型、分析复杂网络结构以及破解网络中的隐藏规律对于理解信息的传播、流动和控制机制等具有借鉴意义。
复杂网络的分类根据研究的目的及应用需求，对复杂网络的分类十分必要。
在分析网络的结构和特征时，我们通常将复杂网络分为以下三类：1. 静态网络：指网络固定不变，在一段时间内只进行一次的研究和分析。
这类网络可以用邻接矩阵及其特征值、连通性、聚类系数等来描述和分析。
2. 动态网络：指网络的节点和边随着时间变化而不断变化的网络。
这类网络的研究可用时间序列的方式展开，并结合事件驱动的或者关系驱动的方式进行分析。
3. 可扩展网络：指网络中节点和边不会一开始就全部存在，而是不断地新增。
这类网络因为处理海量的数据和提取质量很难，是一个非常现实的问题。
复杂网络的分析工具在现代社会中，基于复杂网络的研究成为了一个非常重要的科研分支，而分析复杂网络常用的工具主要包括：社交网络分析、图论和机器学习等。
1. 社交网络分析：是指对人类社会中的网络进行分析研究，了解人际关系的成长过程及其影响规律。
通过社交网络分析可以得到节点的度、中心性等基本信息，同时可以分析网络的聚类系数与度序列分布、节点间路径长度，构建网络的拓扑特征图，比如直径为1、2、3的环和三角形等。
不仅如此，社交网络分析还可实现动态网络的研究、模拟、优化等方面的应用。
2. 图论：是一种数学工具，用于研究网络中的节点和边之间的关系。
图论分析可以揭示网络中的路径、强/弱连通性、网络直径等特征。
其中，网络直径是指网络中最短路径的长度，反映了信息在网络中传播和流通的速度。
图论在对静态网络特征分析和模型构建方面非常重要。
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二十世纪八十年代，博弈论成为经济学领 域当中的通用理论工具，例如：分析不同 厂商的合作、联盟、竞争与冲突；工业组 织的形成；经济契约的签订；拍卖机制的 设计；不对称信息的市场分析等等。
1990-Present
标准式博弈
假设缺陷
演化博弈论的产生背景
假设缺陷：完全理性假设，即假定参与人完全了解其对手 的策略集合以及使用每个策略的概率，同时也了解博弈规 则与收益结构。参与人也具有通过精确计算推理得到最优 策略的能力。但现实中的参与人只具有有限理性(Bounded Rationality)。
方法缺陷：经典博弈论关注的重点是如何求解博弈的平衡 结构，但不能解释博弈的各参与方是如何通过参与博弈而 趋向于这些均衡状态的(H.P. Young)。
Quan-Lin Li
Constructive Computation in Stochastic Models with Applications： The RG-Factorizations
Springer
Chapter 11 Sensitivity Analysis and Evolutionary Games
针对任意多个群体的演化博弈问题，研究了三类模型：间接相关、直接相 关、混合相关。 多个群体演化博弈问领域的广泛应用提供了一定的理论基础；同时，通过一系列 数值算例，定性与定量相结合地研究不同建模参数对演化稳定策略分布的 影响，为设计实验、提供实验数据的实证支持打下了基础。
演化博弈模型可以和个人学习机制相结合，可以探讨微观 层面上参与人的互动和宏观层面上群体的均衡现象之间的 关系；
演化博弈的假设条件与建模方法更加有利于进行模拟实验 来获得实证数据。
演化博弈论的文献综述
溯源 1798，Malthus的“人口论”； 1887，Darwin的“物种起源”；
当代演化博弈论在生物学上的起源 Lewontin (1961) 物种与生存环境 Smith与Price(1973)生物之间的有限战争 Smith(1982) 专著; Taylor和Jonker(1978)
个体相互作用内涵的转变
策略内涵的转变
均衡内涵的转变
演化稳定策略（ESS）
用J（p, q）来表示一个物种的策略p遇到策略q时
实证缺陷：多数解析型博弈论的预测都是基于理想的假设 和精确的数学推导，需要实证的经验规律来充实经典博弈 论(Colin Camerer)。
演化博弈论的研究意义
演化博弈研究具有普遍意义的有限理性的参与人：惰性、 近视、遗传、突变、变异。Kandori, Mailath和Rob (1993)
演化博弈不仅关注博弈的稳定结构，还通过引入不同的动 态机制研究博弈系统的稳定结构和演化过程之间的关系；
标准式博弈由三种元素组成：参与人、纯策略、收益函数 纯策略； 混合策略是在纯策略上的概率分布。
纳什均衡：如果博弈中的任意一个参与人选择的纯策略，都是对其他人 选择的纯策略的最优反应，那么这样的纯策略组合为一个标准式博弈的 纯策略纳什均衡：
严格占优策略：任意给定其他博弈参与人的纯策略选择组合，如果某 一个特定的纯策略满足如下条件，则称这个纯策略为严格占优策略：
随机性的演化博弈模型： 扰动的生灭过程：Fudenberg和Imhof(2006); Fudenberg等人(2006)。 扰动的拟生灭过程：Tadja和Touzene(2003); Q.L. Li(2008)。 扰动图的马氏链：Young(1993)
相关研究的文献综述
探讨演化稳定策略的定义和求解方法，以及演化 稳定策略与纳什均衡策略之间关系： Friedman(1991,1998); Hofbauer和Sigmund(1988,
2019年随机图与复杂网 学术会议
汇报提纲
2
进化博弈的基本内容 我们的研究工作 随机进化博弈所面临的理论困难 在计算机网络中的应用 在复杂网络中的应用 我们的未来研究工作
演化博弈论的产生背景
1944
1950-1951
1980-1990
1944, J. von. Neumann和Oskar. Morgenstern奠定了经典博弈理论的基础 。
演化博弈论的产生背景
方法缺陷
实证缺陷
经典博弈论
二十世纪八十年代之后，研究工作围 绕着修正经典博弈论中的完全理性假 设展开研究，并试图为纳什均衡的概 念寻找动态结构下的解释。研究表明 ：经典博弈论在应用中遇到困难，主 要是存在三种缺陷：假设缺陷、方法 缺陷、实证缺陷。
为了解决经典博弈论的以上三种缺陷 ，从二十世纪九十年代发展了演化博 弈论的研究工作。
我们的研究工作
针对策略状态空间是离散的、群体的人口规模是有限的、决策具有随机性 的演化博弈模型。
对两个群体的演化博弈问题，研究了两类模型： 两个群体间接相关，博弈只在每个群体内部进行，但是两个群体通过策略
相关性因子互相影响； 两个群体直接相关，博弈的双方每次分别从两个不同的群体中随机抽取。
的收益函数。
策略p* 被称为是一个ESS，如果
J（p*, p* ） 〉 J（p, p* ）
微分方程的稳定性
或者当J（p*, p* ） = J（p, p* ）时， J（p*, p ） 〉 J（p, p ）。
马氏链的稳定性
ESS可以是纯策略，也可以是混合策略。
相关研究的文献综述
确定性的演化博弈模型（微分方程）： Friedman(1991,1998); Hofbauer和Sigmund(1988, 1998); Weibull(1995).
1998); Samuelson(1997); Weibull(1995).
Nash 均衡
ESS
演化博弈和学习机制的交叉研究：Fudenberg和 Levine(1997); Foster和Young(2003); Milgrom和
Robert(1991); Young(1998, 2000,2 002).