多成分药物代谢网络动力学数学模型建立及参数分析

目的:建立多成分药物代谢网络动力学数学模型,并对参数进行初步分析。方法:采用线性动力学方法建模,用拉氏变换法求解,研究多成分代谢网络动力学数学模型与参数的关系,并对多成分代谢网络动力学模型中各参数的求算进行初步分析。结果:药物多成分代谢网络动力学遵循一级线性乳突模型,c_i为e的幂指数多项式形式,与总室模型相似,各参数(转运常数)由其与各室间常数构成矩阵的特征值α_i的关系方程组算得。其动力学参数可在总室模型的基础上求算。结论:多成分代谢网络动力学各参数与总室一样可求得。

基于网络动力学特征信息融合系统抗毁性研究

从无尺度网络动力学特征的新角度,研究信息融合网络系统抗毁性问题。针对以往的抗毁性测度指标不适用于复杂信息融合网络抗毁性研究的现状,考虑信息融合系统的时延及战场感知覆盖率等因素,提出一种新的抗毁性测度指标:网络覆盖率。在该指标的基础上对无尺度网络模型的抗毁性进行研究,并分析不同的拓扑改进策略对网络抗毁性的影响。

利用网络动力学评估复杂社会网络知识传播性能

为了对复杂社会网络知识传播性能进行评估,提出了利用复杂网络动力学和知识传播指数相结合的评估模型,该模型综合考虑了网络的拓扑特性、个人的知识普及能力和对知识的感兴趣程度,通过网络知识传播指数阈值的大小来衡量网络的知识传播性能。通过仿真发现,知识在社会网络中的传播对均匀网络平均度值和无标度网络初始传播节点度值的依赖性小,对知识传播指数的依赖性大;在相同条件限制下,无标度社会网络的知识传播性能要高于平均度值相等的均匀社会网络。

地震活动的网络拓扑结构和网络动力学行为

为了研究地震活动的时空复杂性,采用地震活动数据构造了一种加权复杂网络模型,并研究了网络的拓扑和边权结构。结果显示,地震加权网络的节点强度分布及边权分布均具有幂律分布特征,网络的含权团簇系数和平均最近邻度显示地震加权网络具有伴随着边权重-拓扑相关性的分等级的组织结构,团簇熵的计算结果表明,大地震的网络拓扑结构更有序。地震加权网络的动力学演化揭示了在大地震前后一段时期的网络拓扑结构表现出明显的异常。这些结果表明,地震活动显现出一种内在相互作用的网络动力学行为。

基于复杂网络动力学模型的无向加权网络节点重要性评估

定量分析识别复杂网络中的重要节点对于研究复杂网络鲁棒性和脆弱性意义重大,当前基于网络结构的节点重要性评估方法成果丰富,而基于复杂网络动力学模型的节点重要性评估方法较少.针对无向加权网络,本文首先提出了构建其对应的复杂网络动力学模型的方法,并证明了该类复杂网络动力学模型是大范围内一致渐近稳定的;然后建立了复杂网络动力学模型的偏离均值和基于偏离均值的方差两级节点重要性评估标准;最后给出了扰动测试和破坏测试两种基于复杂网络动力学模型的节点重要性评估方法.基于复杂网络动力学模型的节点重要性评估方法不仅结合了网络拓扑结构信息,同时又结合了节点自身的特性,所以评价结果更为全面.将这两种方法用于ARPA(advanced research project agency)网络、对称无向加权网络、社交网络、Dobbs-Watts-Sabel网络和Barrat-Barthelemy-Vespignani网络的重要节点评估,并与已有的复杂网络节点重要性分析方法进行比较,证明了所提出方法的有效性.

复杂网络动力学框架的几个研究方向

简要介绍了3个复杂网络动力学框架的研究方向:第1个方向涉及布尔网络、信息距离及其动力学描述,可以看作"先分解、后综合"的传统物理学还原论和元胞自动机模型的延伸和发展;第2个方向涉及最小作用量原理在一些类型的复杂网络系统中的新形式和新应用,可以看作传统物理学中的"大自然自组织"观点的延伸和发展;第3个方向涉及演化图的网络矩阵谱描述,可以看作传统图论的延伸和发展。

大型城市职住分布与通勤出行相关关系的网络动力学模型

居住与就业分布不平衡是大型城市快速发展过程中一个非常突出的问题,会引发交通需求失衡以及严重拥堵。为探讨城市发展过程中职住分布与出行需求的交互关系,依据城市发展宏观数据作为影响变量,建立职住分布与通勤出行的网络动力学模型,并构建以参数关系为基础的小波神经网络作为求解算法。使用北京市宏观经济发展数据和9个典型居住区的职住出行数据进行模型标定和验证,结果显示,该网络动力学模型能够较好地描述大型城市职住分布结构对通勤出行特征的影响关系,并对通勤出行特征变化趋势做出预测。

信息融合系统改进型BA模型及网络动力学特性

从信息融合系统的性能指标与网络动力学参数的结合为切入点,分析了信息融合系统的无尺度特性,采用复杂网络中的无尺度BA模型作为信息融合系统的基本拓扑模型.结合信息融合系统的特殊要求对BA模型生成算法中的增长性和择优连接性均做了相应的改进,给出一种信息融合系统改进型BA模型的生成算法.仿真验证表明,改进型BA模型更符合信息融合的网络动力学特征,其平均距离比BA模型改善10%,聚簇系数也有一定程度的改善,并带来整个系统抗毁性能的提升.

互联网会带来激进化吗?——基于网络女权议题的网络动力学研究

以微博女权议题为例,结合大数据挖掘和质性观察系统呈现网络女权的激进化表征与趋势,从网络机制解释激进化得以发生的动力,并运用仿真模型验证网络女权激进化的网络动力机制。尽管平权女权仍占主导,但网络女权呈现较为明显的激进化趋势,主要体现在话语维度的扩权女权扩张与结构维度的群体分割。在此过程中,同类聚集机制、信息茧房机制和流量竞争机制构成了网络自组织动力机制。这些发现支持了网络女权激进化的观点;提出并验证了网络自组织机制在网络议题激进化过程中所扮演的重要角色,推动深化对网络公共领域的理解。

基于复杂网络动力学模型的链路预测方法

链路预测是复杂网络中研究缺失连边和未来形成连边的重要组成部分,当前基于网络结构的链路预测方法成果丰富,而基于复杂网络动力学模型的链路预测研究较少。针对无权无向网络,首先构建了复杂网络动力学模型,然后给出了基于复杂网络动力学模型的链路预测节点中心性的量化评价指标,最后通过给出的节点中心性量化指标,提出了由复杂网络动力学模型定义的链路预测方法。通过在真实网络数据集上进行的实验表明,提出的链路预测方法较基准方法有明显的预测精度的提升。

补阳还五汤抗脑卒中网络动力学研究

目的基于补阳还五汤抗缺血性脑卒中的超分子“印迹模板”理论中的物质流量平衡原理,建立网络动力学平衡常数模型,阐明补阳还五汤复方抗脑缺血成分-成分作用关系,为中药复方治疗疾病的复杂作用体系提供新思路。方法通过UPLC-MS/MS测定补阳还五汤血药成分及其浓度,研究稳态血药浓度内再次给药对体系的扰动,以网络动力学数学模型为媒介,选取20个有效成分作为模型中的节点,计算补阳还五汤网络动力学平衡常数参数,从而以平衡常数矩阵的方式揭示补阳还五汤成分群在体内的作用关系。结果在构建的平衡常数拓扑网络中,补阳还五汤中10种入血成分对网络有正向调控作用,按作用大小排序为异黄芪皂苷Ⅰ>琥珀酸>刺芒柄花苷>洋川芎内酯H>洋川芎内酯Ⅰ>香草醛>丁烯苯酞>苦杏仁苷>氧化芍药苷>3-羟基-9,10-二甲氧基紫檀烷;另10种成分网络有负向调控作用,按作用大小排序为黄芪皂苷Ⅰ>洋川芎内酯C>阿魏酸>羟基红花黄色素A>藁本内酯>胡萝卜苷>洋川芎内酯A>毛蕊异黄酮>芒柄花素>毛蕊异黄酮葡萄糖苷,异黄芪皂苷Ⅰ、黄芪皂苷Ⅰ等成分的作用平衡常数较大。结论在构建的成分-成分间的平衡常数拓扑网络中,异黄芪皂苷Ⅰ、黄芪皂苷Ⅰ等对成分群间的网络影响较大,可能为补阳还五汤治疗缺血性脑卒中的“印迹模板”。

混合时滞驱动响应动力学网络的函数投影同步

构造了一类具有混合时滞的驱动响应动力学网络。基于Lyapunov稳定性定理,设计了自适应控制器,通过该控制器牵制控制这类驱动响应动力学网络并实现了其函数投影同步。数值仿真的结果表明了该控制器的有效性。同时,响应动力学网络的耦合配置矩阵不需要可约、对称等约束条件。

钙离子信号及细胞调控信号网络动力学

钙离子(Ca^(2+))是细胞内广泛存在的一种重要的第二信使,参与并控制着几乎所有的生命活动过程.细胞信号分子网络对细胞正常和病理生理活动过程进行着精密调控,确保细胞各项生理功能有序地进行.本文综述了近些年本课题组关于细胞内钙信号及细胞信号网络动力学模型方面的研究进展,包括集团化钙离子通道释放局域钙信号、细胞全局钙波信号、内质网和线粒体钙微域调控钙信号和钙信号调控细胞凋亡信号网络动力学,以及细胞信号调控网络动力学等.这些理论工作为研究钙信号和蛋白质信号网络调控细胞复杂生命过程的动力学机制提供了方向和思路.

非线性网络的动力学复杂性研究的若干进展

结合评述国内外复杂网络研究的概况,综述了联合项目组近年来开展的非线性网络的动力学复杂性研究的若干进展,主要包括五大部分:1.复杂网络模型及其特性的研究进展,提出和研究了若干有意义的网络新模型及其普适特性;2.复杂动态网络的非线性动力学的研究进展,包括小世界网络和无标度网络中分岔、阵发混沌和混沌的特性,以及动力学同步与控制方法;3.复杂网络的部分同步;4.权重网络的演化特性及权重的作用;5.复杂网络相关课题及其应用研究;最后,展望了网络科学的应用发展前景与面临的挑战性课题.

近邻耦合网络中流耦合所导致的同步与结点动力学

通过观察最近邻耦合动力学网络的同步及其相应的结点动力学性质,来揭示网络中结点间互相输入流及网络规模对网络同步的影响,从而获得更多的网络同步动力学过程的细节.结果揭示了网络同步的条件,即小规模(结点个数较少)最近邻耦合动力学网络能够在混沌和周期态上实现精确同步,在超混沌向混沌转变的临界态附近实现广义同步.

时变拓扑结构复杂动力学网络的同步

首先构造一类时变拓扑结构复杂动力学网络模型,其次设计自适应控制器对该网络进行控制,应用Lyapunov稳定性定理,证明该类动力学网络的同步中,这种自适应控制器的可行性.最后利用Matlab进行仿真,结果证实该控制器的有效性和这类网络的可控性.

基于节点状态加权平均的动力学网络同步

为实现节点系统有参数失配的动力学网络的同步,以节点状态的加权平均为控制目标轨道设计实现网络同步的自适应控制方法,并利用微分方程的稳定性理论对该同步方法的有效性进行分析.结果表明,与现有的以节点系统的解为控制目标轨道的控制方法相比,该方法可用于结构未知的带有参数失配的动力学网络的同步,并且最终的同步轨道可以不是节点系统的解.通过数值模拟进一步证实了该方法的有效性.

基于节点状态输出的动力学网络的自适应同步

基于微分方程不变原理,针对带有一般耦合函数的动力学网络,设计了实现网络同步的自适应同步方法.与其它的自适应同步方法相比较,该方法的优点是利用网络的一个节点的状态作为控制目标轨道来设计控制器.这一改进可以降低控制系统的维数,并且减少控制过程中各节点间的信息传递量.最后,通过一些数值算例验证所设计控制方法的有效性.

基于SAE J1939的车辆动力学稳定性控制网络设计及测试

车辆动力学稳定性控制涉及底盘多个执行机构及电子控制单元,所组成控制网络的性能是整个控制系统的关键之一。文中根据SAE J1939应用层规范,设计车辆动力学稳定性控制网络,并定义其应用层私有通信协议;采用专门的车载网络测试工具,搭建车辆动力学稳定性控制网络测试平台。测试结果显示,所定义的应用层私有通信协议满足系统可靠性的要求,整个车辆动力学稳定性控制网络运行良好。

海上浮动机场动力学建模及非线性动力响应特性

海上浮动机场由多个浮体模块柔性连接组成,是一个典型的刚柔流耦合的多振子网络系统.从网络动力学角度提出一个新的建模方法,构建了具有链式拓扑结构特征的海上浮动机场非线性力学模型.数值仿真分析了浮动机场的非线性响应和连接件载荷,表明线性分析方法可能严重低估了实际情况.探讨了浮体模块响应的网络协同效应,以及"振幅死亡"现象.初步探讨了振幅死亡与连接件刚度参数和波浪周期的关系,对海上浮动机场的稳定性设计具有特殊意义.为研究非线性网络结构动力学问题,包括大型海上浮体结构,提供一个新的分析工具和应用范例.