复杂网络社团发现算法研究新进展

社团结构是复杂网络普遍存在的拓扑特性之一,发现复杂网络中的社团结构是复杂网络研究的基础性问题。针对非重叠社团发现和重叠社团发现两类问题,全面综述了当前复杂网络社团发现算法研究的新进展,分析了每类社团发现算法的特点,指出该领域值得进一步探索的研究方向。

基于谱聚类的社团发现算法

当前人们已经建立了很多社团发现算法,但这些算法大都具有较高的时间复杂度。本文介绍一种基于谱聚类的社团发现算法,这种算法效率较高,在处理有上万节点的大型网络中更具优势,得到的社团结构质量更高。

基于信号自适应传递的社团发现算法

为了准确地检测出复杂网络的社团结构,提出一种基于信号自适应传递的社团发现方法。首先使信号在复杂网络上自适应地传递,从而获取网络中各节点对整个网络的影响向量,然后把网络中节点的拓扑结构转化成代数向量空间上的几何关系,最后结合聚类特性发现网络中的社团结构。为获取更加合理的空间向量,提出最佳传递次数,缩小搜索空间,增强算法寻优能力。该算法在计算机生成网络、Zachary网络和美国大学生足球赛网络上进行实验测试,并与GN算法、谱聚类算法、极值优化算法和信号传递算法进行实验对比,社团划分的准确性和精确性均有所提高,证明该算法具有有效性和可行性。

基于社团结构的网络空间复杂网络多尺度构建算法

网络空间要素及要素间关系构成的复杂网络进行可视化对感知网络结构和发现网络空间规律具有重要意义。针对网络空间复杂网络可视化时出现的大量节点和连边相互压盖造成的视觉混乱问题和基于层次聚类思想的社团划分算法构建的多尺度网络只能得到有限的尺度问题,提出一种基于社团结构的网络空间复杂网络多尺度构建方法。该方法基于改进的LFM社团发现算法,结合节点综合重要性进行社团核心节点的选取和依据社团间连边数量设定阈值建立重要节点不同层次连边,通过调整参数实现网络空间复杂网络多尺度构建。实验结果表明,该方法在构建多尺度网络过程中能够保留网络空间中的重要节点,相较于基于层次聚类思想的Louvain社团发现算法能够发现更多尺度的网络结构,且具有较好的连续性。

基于复杂网络社团发现算法的2型糖尿病证候演变及用药特点研究

目的分析2型糖尿病(T2DM)证候演变及用药规律。方法基于590例T2DM患者3861诊次电子病历数据,提取患者就诊时间、西医病名、中医病名、证候诊断、中药处方和中药剂量数据建立数据库,利用复杂网络社团发现算法和桑基图对早、中、晚期患者的证候演变特点及药物变化规律进行分析。结果早期T2DM患者证候主要表现为热证和血瘀证,中期主要为热证、阴虚、气虚和血瘀证,而晚期病位主要在肾,主要证候表现为阳虚、血瘀以及气虚证。出现明显证候分期转化集中在前6诊次(平均76.37天);55%的患者治疗前后证候分期未发生改变;发生证候分期转化的患者中,早、中期患者分别在平均38.85天、76.37天时证候转化率最高,为15.23%、7.09%。在不同证候分期下发生证候转化和未转化的7类患者中,首诊为早期的证候未转化患者群与证候转化患者群用药相似度较高,均以黄连(平均剂量分别为29 g和24 g,以下均为平均剂量)为核心中药,黄连与黄芩(12 g)、大黄(8 g)、干姜(9 g)、半夏(12 g)连接最紧密。证候转化患者新增以黄芪(26 g)为主药的中药社团。首诊为中期的证候未转化患者以黄连(26 g)为首要核心中药,各社团间的中药节点连接紧密。首诊为中期的证候转变患者用药与前者相比增加了水蛭(6 g)、鸡血藤(24 g)、桂枝(15 g)。首诊为晚期的证候未转变患者用药与早、中期患者用药差别很大,晚期患者以黄芪(39 g)为首要核心中药,黄芪与桂枝(15 g)、鸡血藤(25 g)、水蛭(10 g)、当归(14 g)、白芍(16 g)连接紧密。结论T2DM的证候整体呈由实到虚的演变,早期证候以热证为主,中期证候以热证兼有气虚证或阴虚证为主,而晚期证候多为气、血、阴、阳、精虚证,血瘀证贯穿T2DM全程;血瘀可能是导致T2DM中期患者病情进一步恶化的主要因素;病情稳定的患者用药中,早、中期患者以黄连的核心配伍用药为主,而晚期患者则以黄芪的核心配伍用药为主,活血化瘀类中药的使用比例随着病情加重逐渐增大。

基于邻居节点相异性的社团发现新算法

基于网络节点的邻居节点相异性和朴素的划分思想,提出了一种社团发现新算法。算法通过循环迭代移除网络中相异性最高的边获得新的社团结构,同时计算出社团结构的模块度。进而,寻求划分后网络模块度的最大值,得到社团结构的划分结果与最优社团数量。对计算机模拟网络和一些真实网络进行社团发现,结果表明,该算法能够有效地发现复杂网络的社团结构,且具有较高的模块度。

一种有向网络中社团结构划分的启发式算法

复杂网络中的社团发现和探测是当前复杂网络分析领域中的一个热点研究问题,并且具有非常广泛的应用前景。但是,传统的社团划分算法主要以无向、无权网络为对象进行分析,不能够适用于现实世界中更多的有向网络、赋权网络等。以有向网络为研究对象,研究其中的社团划分算法。鉴于前人提出的有向网络中社团划分算法存在着计算时间复杂度问题,引入模拟退火算法对其进行改进,并在改进算法中考虑了节点的网络结构属性。通过对不同规模的计算机生成的有向网络进行算法测试,验证了本文算法的正确性。最后,对一个实际复杂网络进行了社团划分,进一步验证了算法的有效性。

长江中游城市群社团结构演化及其邻近机制——基于生产性服务企业网络分析

刻画长江中游城市群空间结构演化特征,通过QAP分析定量揭示其影响机制。结果显示:长江中游城市群存在3个分别以武汉、长沙和南昌为核心、以省界为界限的城市社团,社团结构存在显著的异质性特征。城市群层面上,地理邻近、文化邻近和行政邻近均对城市群社团结构产生显著影响,行政邻近中的省级行政邻近影响最大;交流技术进步、金融资源集聚与扩散对社团内外联系也产生显著影响。分析社团层面,发现此时地理邻近在各社团内部结网互动中起决定性作用,且不同影响因素在3个社团中的影响效应存在一定的差异性。

基于数据结构可视化布局算法研究

为有效满足规模和密度快速增长的图数据对可视化结果可读性的需求,本文主要对数据结构可视化的布局算法进行了研究,针对大规模图数据完成了基于模块分析的可视化方法的构建,首先对LPA(Label Propagation Algorithm,标签传播算法)社团发现算法进行改进,再据此完成对大规模图数据的划分,分析划分后各模块的结构模式并将其抽象为节点,最后通过力引导算法的使用完成对处理后模块的布局及模块结构模式信息的展示,有效实现了大规模图数据的可视化处理过程,为进一步处理加工数据提供支撑。

基于mapreduce框架下CNM算法的并行性研究

近年来,随着网络技术的飞快发展与应用,尤其是社交网络的日渐普及及应用,社团发现成为一项重要的研究课题。基于模块度的社团发现算法对于现阶段的社团划分研究具有重要意义。CNM算法就是基于模块度的算法中的一种。本文提出了基于Hadoop的MapReduce框架下对CNM算法的研究分析。最后展望了该领域未来的研究方向。

全球贸易隐含碳净流动网络构建及社团发现分析

采用Eora数据库和MRIO多区域投入产出模型对2000年与2015年189个国家(地区)的国(区)内需求隐含碳排放量、出口隐含碳排放量和进口隐含碳排放量进行测算;在此基础上构建全球贸易隐含碳净流动网络,基于网络视角对全球贸易隐含碳流动及社团划分问题进行全局分析,揭示不同国家(地区)在全球贸易隐含碳流动网络中的地位及关系演变趋势。研究发现:①贸易隐含碳净流出是中国、印度、伊朗、哈萨克斯坦、阿尔及利亚、南非等发展中国家碳排放快速增长的关键原因之一,隐含碳净进口则对美国、日本、德国、英国、法国等发达国家的碳排放量下降贡献了重要力量;②虽然美国、日本、法国等国家的隐含碳净进口总量趋于下降,但是从中国、印度等主要隐含碳净进口地流入的隐含碳排放量却一直在增长,净进口来源地呈现集中趋势;③2000年与2015年全球隐含碳净流动网络均包含4个主要社团,社团核心由中国、俄罗斯、沙特阿拉伯、伊拉克转变为中国、印度、俄罗斯和沙特阿拉伯,其中中国和印度的社团核心地位加强,主导的社团规模不断扩大,俄罗斯和沙特阿拉伯的社团辐射能力则有所减弱。由于处于同一社团的各贸易国(地区)的隐含碳流动更为密切,因此,社团内部成员国可作为国际应对气候变化的重点支持对象。

对2826名2型糖尿病患者证候-治法-中药对应关系及时序演变规律的研究

目的分析2型糖尿病患者证候-治法-中药对应关系及时序演变规律,为辅助2型糖尿病临床辨治提供参考。方法基于2826名2型糖尿病患者的门诊电子病例数据,利用复杂网络社团发现算法、有向加权复杂网络法、桑基图、核心网络分析法对不同证候在不同治疗下的时序演变规律和不同治疗下的核心中药配伍进行数据挖掘。结果49.5%的患者为男性,50.5%为女性;51.59%患者41~60岁;92.75%患者就诊2~10次。通过对2型糖尿病证候和治法复杂网络进行社团划分,最终得到7个核心证候社团和5个治法社团,占比最高的分别为气虚血瘀阴阳两虚证(26.84%)及滋阴清热祛湿化痰法(33.33%)。2型糖尿病治疗前后两阶段的"证候-治法"对应关系与演变规律结果显示,每一类证候中使用滋阴清热祛湿化痰法和行气活血化瘀通络法的诊次数量之和均超过50%;每一类证候无论采用哪种治法,短期内平均有50%诊次的证候不发生变化,其次则转化为气虚血瘀阴阳两虚证。"证候-治法"长期时序演变规律结果显示,经治疗后多数证候保持不变,但也有相当部分向气虚血瘀阴阳两虚证、脾虚胃热肝气瘀滞证或阴虚火旺痰热互结证转化。而糖尿病各治法社团的用药与治法相匹配,常用中药配伍包括黄芩-黄连、黄连-黄柏、黄芪-白芍、黄连-干姜等。结论滋阴清热祛湿化痰法、行气活血化瘀通络法及具有相应功效的中药在2型糖尿病的临床治疗中较为常用,虽然大多证候经过治疗短期内难以产生明显变化,但从长期结果来看,部分证候经过治疗后往往具有向脾虚胃热并肝气瘀滞、阴虚火旺并痰热互结、气虚血瘀并阴阳两虚证转变的趋势。