复杂网络研究及其意义

近年来，学界关于复杂网络的研究正方兴未艾。特别是，国际上有两项开创性工作掀起了一股不小的研究复杂网络的热潮。一是1998年Watts和Strogatz在Nature杂志上发表文章，引入了小世界(Small—World)网络模型，以描述从完全规则网络到完全随机网络的转变。小世界网络既具有与规则网络类似的聚类特性，又具有与随机网络类似的较小的平均路径长度。(Watts & Strogatz，P．440—442)二是1999年Barabasi和Albert在Science上发表文章指出，许多实际的复杂网络的连接度分布具有幂律形式。由于幂律分布没有明显的特征长度，该类网络又被称为无标度(Scale—Free)网络。(Barabasi & Albert P．509—512)而后科学家们又研究了各种复杂网络的各种特性。(Strogatz，P．268—276)国内学界也已经注意到了这种趋势，并且也开始展开研究。(吴金闪、狄增如，第18—46页)加入复杂网络研究的学者主要来自图论、统计物理学、计算机网络研究、生态学、社会学以及经济学等领域，研究所涉及的网络主要有：生命科学领域的各种网络(如细胞网络、蛋白质一蛋白质作用网络、蛋白质折叠网络、神经网络、生态网络)、Internet／WWW网络、社会网络，包括流行性疾病的传播网络、科学家合作网络、人类性关系网络、语言学网络，等等；所使用的主要方法是数学上的图论、物理学中的统计物理学方法和社会网络分析方法。本文首先介绍这一研究的发展，并在此基础上论述这类研究的重要的科学和哲学意义。