复杂网络视角下的世界主粮贸易格局与趋势分析

【目的】在国内国际双循环的背景下,探究世界粮食贸易的发展格局与趋势,有助于中国对国际粮食贸易市场做出合理地预判,进而更有效地保障中国粮食安全。【方法】基于1990—2020年玉米、水稻、小麦三大主粮的世界贸易数据,采用复杂网络分析方法构建世界粮食贸易网络模型,利用复杂网络相关测度指标对世界粮食贸易的格局与趋势分析。【结果】31 a间,世界粮食贸易网络经历了迅速扩张到缓慢增长的过程,贸易网络日益复杂化;1990—2020年世界粮食贸易网络连通性增强,各个国家(地区)之间的联系趋于紧密,呈现“抱团化”趋势;玉米、水稻、小麦三大主粮贸易的核心出口国(地区)变化不大,而核心进口国(地区)波动性较强;中国在出口贸易中拥有众多合作伙伴,是世界粮食安全的重要保障之一,在进口贸易中,贸易集中度高(尤其是玉米),对贸易伙伴的依赖性较强。【结论】利用国际粮食贸易补充与保障中国粮食市场时,应充分考虑世界粮食贸易网络的复杂性及未来发展趋势。

局域世界复杂网络中的病毒传播及其免疫控制

许多实际复杂网络具有局域世界特性,为此研究病毒在局域世界复杂演化网络中的传播现象.考察了在局域世界演化网络中,初始感染节点选择对传播行为的影响,传播临界值与局域世界之间的关系,并比较了随机免疫和目标免疫两种策略对局域世界复杂网络的有效性.

考虑感染时延的局域世界复杂网络上疾病传播行为

将感染时延引入到经典的Susceptible-Infected-Susceptible(SIS)模型来研究局域世界复杂网络上带有时延的疾病传播行为。均匀时延和度相关时延被集成到改进的SIS模型中,通过数值仿真研究时延对传播行为的影响。结果表明感染时延会促进疾病的爆发,大大增加复杂网络上疾病感染程度。此外,局域世界大小M也会显著影响网络中的疾病传播行为。

基于复杂网络的防空反导体系拓扑特性

信息技术和军用物联网技术的发展不断推动着作战样式的变革,网络复杂性正逐渐成为研究的重要问题之一。基于复杂网络理论,构建防空反导网络模型,并对网络模型的拓扑特性进行仿真分析。结果表明,防空反导网络模型具有较大的平均集群系数和较小的平均路径长度,符合小世界特性,且网络效能系数与网络模型结构有较大关系。仿真结果对防空反导网络模型的建立并揭示其内部机理具有一定的理论意义。

以制造商为核心的复杂供应链网络多级局域世界演化模型

为揭示以制造商为核心的供应链网络演化规律,以BA模型和多级局域世界理论为基础,结合现实网络中节点生成与退出机制,提出了一种五级局域世界网络模型。首先,研究了以制造商为核心的供应链网络的内在特性和演化机制;其次,分析了网络的拓扑结构和演化规则,建立了仿真模型;最后,仿真分析了不同时间步以及不同临界条件下节点数量、集聚系数、度分布等网络特性参数的变化,推导出网络的演化规律。仿真结果表明:以制造商为核心的供应链网络具有无标度、高集聚性;随着时间的推进以及节点增长速度的增加,网络整体的度分布趋近于指数为3的幂律分布;网络内各级局域世界的度分布不同,二级供应商、零售商的度服从幂律分布,一级供应商和分销商的度服从指数分布,制造商的度大致服从泊松分布。

基于复杂网络演化博弈的无线传感器网络入侵检测方法

针对无线传感器网络资源受限和入侵检测系统策略优化问题,本文提出一种基于复杂网络演化博弈的无线传感器网络入侵检测方法。结合小世界模型理论,模拟网络节点之间的连接关系,在不改变节点原有关系的前提下增强网络连通性并降低传输能耗;构建关于簇头节点和恶意节点的无线传感器网络攻防博弈模型,通过收益矩阵计算节点收益,利用奖惩机制描述节点在博弈过程中选择不同策略的收益变化;引入经验加权吸引力学习算法改进传统博弈的策略更新规则并将该算法应用于入侵检测系统,使得簇头节点能够动态更新策略选择,得到不同条件下的入侵检测最优策略。实验结果表明,与传统方法相比,所提算法的簇头节点检测策略扩散深度可以达到79%,该算法下簇头节点在保障自身检测收益的同时尽可能选择检测传感器网络中出现的攻击,保证网络检测率并减少网络各类资源的消耗。

制造系统局域世界网络演化模型及其复杂性度量

为了构建符合制造系统特性的复杂网络模型,以利用复杂网络理论分析其复杂性,建立了一种模拟制造系统演化规律的多局域世界复杂网络演化模型。提出基于复杂网络的系统复杂性度量标准,阐述了制造系统多局域世界网络模型的建模原则及其构造过程,从理论上分析了模型度分布具有幂指数在2~∞之间可调的幂律分布特性。通过仿真,验证了在不同参数取值下该模型的度分布和强度分布的幂律特性。通过发动机装配系统复杂网络模型的构造和统计分析,验证了模型的演化规律,分析了发动机装配制造系统的复杂性特征。

基于真实世界的名老中医辨治肺癌的复杂网络分析

目的:运用复杂网络分析的方法总结国家级名老中医辨治肺癌的证治规律,为临床中医药治疗肺癌提供参考。方法:依托名医传承平台收集6位擅治肺癌的国家级名老中医医案,经名医传承平台导出医案数据至Excel软件,提取辨证分型及首诊中药处方数据,建立证型数据库及中药数据库,基于Gephi 0.9.2构建名老中医辨治肺癌的“证型-中药”复杂网络。结果:共收集有效医案1 056则,6位国家级名老中医辨治肺癌的主要共现证型为气阴两虚证,其次为痰瘀互结证及肺脾两虚证;核心用药为补虚药、化痰止咳平喘药、活血化瘀药及清热药等。结论:名老中医辨治肺癌以“正虚邪盛”为基本病机,以“气阴两虚、痰瘀互结、肺脾两虚”为核心病机,临证以益气养阴、祛痰活血为主要治法。

基于Louvain算法的真实世界榄香烯乳状注射液治疗食道癌的联合用药复杂网络分析

目的 分析榄香烯乳状注射液治疗食道癌的临床联合用药方案。方法 从全国21家三级甲等医院信息系统(Hospital Information System)HIS数据库中提取使用榄香烯乳状注射液治疗的310例食道癌患者的临床数据,对其诊断信息和用药信息进行描述性分析,基于多层次优化的Modularity函数Louvain算法的复杂网络探索优效人群的核心用药方案。结果 使用榄香烯乳状注射液的食道癌患者中最常见的合并疾病为高血压、糖尿病、冠心病、肺部感染;给药途径最多为静脉滴注;单次给药剂量最小值20 mL,最大值200 mL;用药疗程为≤3天者最多;合并西药常为一般营养药、维生素类和注射用胰岛素及其类似物,合并中成药常为消癌平注射液、鸦胆子油乳注射液和复方苦参注射液;榄香烯乳状注射液与氯化钾、肝素类、胸腺肽、地塞米松、维生素、呋塞米多联合使用。结论 榄香烯乳状注射液治疗食道癌临床联合用药基本符合相关临床指南,中西药联合用药方案主要针对食道癌患者营养状态、术后及放化疗后不良反应、合并疾病、并发症和对症辅助治疗,为食道癌的治疗提供一定的参考。

基于复杂网络的高速铁路网络结构特征分析

便捷稳定的高速铁路运输网络是铁路客货运高效运输的保证,以复杂网络理论为基础,从铁路实际基础设施角度构建高速铁路网络,从网络拓扑性质方面分析高速铁路网络特性,了解高速铁路网现状。运用L Space方法构建高速铁路网络模型,从度与度的分布、平均路径长度、聚集系数等复杂网络指标分析拓扑网络结构特征。研究得出,我国高速铁路网络整体上具有无标度网络特征,中东部和沿海沿江地区车站数量较多,聚集性较高;局部枢纽地区的节点连接聚集,具有小世界网络特征,主要集中在杭州南、南京南、郑州东等大型车站。此外,通过对比分析2023年高速铁路网络特性的变化情况,可以看出路网车站具有连通性不断增强、路网区域布局均衡化发展的特征。

基于复杂网络理论的汉语“N+N”组块网络研究

“组块”最初是认知理论中提出的概念,被看作语言记忆和存储、输出和使用的最小单位,符合认知规律,能够有效强化认知操作。“网络”是由若干节点和边构成的图(Graph),表示诸多对象及其相互联系。作为新兴热点科学,复杂网络是对存在的网络现象及其复杂性进行解释的学科。语言网络是一种极为复杂的网络。运用复杂网络理论及方法对汉语组块结构进行定量描述与定性分析,发现汉语“N+N”组块网络是小世界网络,其度分布服从幂律分布,是一种无标度网络。从生物性角度来看,组块网络受人类使用影响程度较大,属于社会网络。

复杂网络视角下交通网络拓扑结构分析

对交通流量数据构建复杂的网络模型,从矩阵视角对其拓扑结构进行分析。结果表明,此交通复杂网络位置节点的度分布符合幂律分布,即BA无标度网络。经过对数据处理,聚类系数较大,平均路径长度较小,网络呈小世界性,通过MATLAB分析数据得到Laplace矩阵的特征值,得到此网络的同步能力较弱。相关部门可根据此结果对公共交通及共享交通工具进行合理安排及调整,进一步提升通行效率及公共资源的利用率,使拥堵现象和资源浪费导致的环境污染问题得到缓解。

基于louvain算法的真实世界生脉注射液治疗老年心血管疾病用药方案的复杂网络分析

目的:筛选归纳出生脉注射液治疗老年心血管病病因及并发症的临床联合用药组合方案。方法:提取全国24家三甲医院信息系统(hospital information system,HIS)数据库中使用生脉注射液治疗的6382名老年心血管病患者的用药信息,利用Louvain算法对数据进行复杂网络分析。结果:针对病因治疗可以应用生脉注射液联合降压降糖降脂和扩冠抗栓类药物;合并呼吸道感染的患者,可以应用“生脉注射液+莫西沙星+痰热清注射液+盐酸氨溴索”清热化痰抗感染;合并胃部溃疡的患者,可以应用“生脉注射液+奥美拉唑”抑酸止痛;合并恶心呕吐的患者,可以应用“生脉注射液+甲氧氯普胺+脂肪乳”和胃止呕;合并水肿的患者,可以应用生脉注射液+螺内酯+呋塞米+参附注射液利水消肿。结论:生脉注射液联合其他中成药和西药治疗老年心血管病体现了中西结合治疗的优势,文章同时探讨了中成药在老年心血管病便秘人群中的应用以及老年心血管病人群的用药特点,有利于今后更好的展开老年心血管病个体化综合治疗。

基于复杂网络的盐城市区公交系统研究

城市交通系统是一个动态、开放的复杂系统。交通堵塞和交通事故频发会对现代化城市建设和发展造成负面影响,合理安排交通线路及站点无疑具有较大的现实意义。基于复杂网络的基本理论,建立了盐城市区公交站点的网络模型,并分析其拓扑性质;根据盐城市公交网络实际数据,利用所建网络模型计算公交网络特征参数,验证了该模型的小世界性和无标度性;构建评价指标,对实际采集数据进行仿真和分析,结果表明:盐城市区公交网络具有较强的鲁棒性。

多局域世界复杂网络中的病毒传播研究

对多局域世界(MLW)演化模型的构造算法进行改进,以元胞自动机(CA)为工具,研究MLW复杂网络中的病毒传播特性。结果表明,CA能较好反映病毒传播过程中的概率事件和个体之间的交互行为,MLW复杂网络的传播临界值与传染率、病毒爆发率有关,初始感染源的选择对病毒的爆发有重要作用,病毒的传播和消亡速度与传染率以及攻击模式有关。

基于位置吸引力的加权复杂供应链网络局域世界演化模型研究

在一般局域世界演化模型的基础上,文章使得企业节点的初始位置值呈现幂率分布,以体现节点企业的不同角色。受万有引力定律的启发,用位置值的大小和远近值来定义节点企业间位置吸引力的概念,并应用吸引力规则确定每一个新加入节点的局域世界。新节点与局域世界中的老节点之间采用节点度与节点强度的复合优先连接方式,弥补了优先连接仅仅依赖节点度值的缺陷,从而构建基于位置吸引力的加权复杂供应链网络局域世界演化模型。实验模拟了该复杂网络的生长、边的退出和节点的退出等动态演化过程,通过计算与统计整体度分布、平均路径长度和聚集系数等复杂供应链网络的重要参数发现:该复杂供应链网络的度分布呈现出一定的幂率分布形式,能够保证大多数节点的度较低和少数节点的度较高的重尾特征,同时具有较大的集聚系数和较小的平均路径长度的小世界特征。该研究工作为供应链企业在实践中构建供应链网络提供了理论依据,有助于更好地分析现实供应链网络的相关特性并识别重要节点以便对供应链网络进行保护。

基于局域世界复杂网络的存货质押监管网络研究

基于局域世界复杂网络理论,研究金融物流下的存货质押动态监管演化网络。考虑节点企业比例及节点间异质连接等特性,根据局域世界的择优选择模型建模并进行模拟仿真。研究结果显示,存货质押动态监管网络度分布符合幂律行为特征,其平均路径长度随网络规模对数的增加而线性增加,网络簇系数与网络规模成反比。存货质押动态监管网络平均度随局域世界比例的增大而降低;局域世界比例较小时,指数分布更能拟合网络的度分布;而随着局域世界比例的增大,相对于指数分布,幂律分布更能拟合该网络的度分布情况。研究表明基于局域世界复杂网络的存货质押动态监管网络具有小世界特性及无标度特征,且网络平均度及度分布性质受到局域世界大小的影响。

世界航运网络复杂性分析

航运系统可以抽象为由港口和航线构成的网络,这个网络的结构与几何性质对港口与航线的规划和管理具有重要的影响.在对复杂网络的形成、特性和代表性研究成果简要总结的基础上,对马士基航运集团下属的航运网络进行了实证分析,研究了国际航运网络表现出的小世界与无标度特性,并对其具有的一些不符合典型复杂网络统计特性的现象进行了分析.可为今后政府和企业的航运线路、港口建设规划及管理提供科学的研究手段和理论支持.

基于节点局域特征的复杂网络上相继故障模型

为了更好地探讨复杂网络抵制相继故障的全局鲁棒性,基于节点的局域特征,并紧紧围绕负荷这一影响连锁故障发生和传播最重要的物理量以及节点崩溃后的动力学过程,提出了带有可调参数的相继故障模型.数值模拟获得了复杂网络抵制相继故障的鲁棒性与模型中参数的关系以及网络的平均度对相继故障的影响.此外,基于不同网络图的分析以及理论解析的推导,数值模拟结论也得到了验证.

复杂网络上的局域免疫研究

在网络全局结构信息未知的情况下,如何对大规模网络进行有效的免疫是疾病预防控制中的重要课题之一。本文介绍了针对社区网络、自适应网络和双层耦合网络等的局域免疫方法研究。对于社区网络,通过对5个真实社区网络的分析,发现桥节点的弱连接数目具有一定程度的异质性,存在一些更重要的桥中心节点,进而提出了一种有效的局域桥节点发现算法。对于自适应网络,发现传播过程中会出现很强的社区结构,由此提出一种基于社区效应的局域控制策略,结果显示疾病并非控制越早效果越好。对于双层耦合网络,提出一种促进-抑制的非对称耦合传播模型,研究危机意识的局域散布对于疾病传播的影响,分别解析得到了意识和疾病传播的爆发阈值与稳态分布。这些研究增进了人们对于复杂网络中关键节点的理解,也为实际的疾病防控工作提供了一些借鉴。