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本文简要地介绍了自组织临界性的原理/复杂网络中若干具有代表性的网络机制模型以及作为自组织临界性研究的一个典型的模型-地震模型的基本概念和基本原理。综述了目前国际上主要研究的几种地震模型的构造/驱动机制/倒塌规则/雪崩动力学行为及其进展。在此基础上,我们提出了两个新的地震模型,利用数值模拟的方法,对这些模型的临界标度行为和雪崩动力学进行了详尽地研究,得出了具有创新意义的有价值的结论。我们的结果与国际相关文献最新研究结果的比较分析表明,我们的工作不仅有助于地震行为的研究和分析,而且有助于复杂网络中自组织临界行为的一般规律的深入讨论。
首先,我们研究了基于随机网络的单变量地震模型(模型)中不均匀性对系统临界行为的影响。对模型的数值模拟研究表明:系统的临界行为对不均匀性非常敏感,不同的非均匀点数会导致系统不同的临界行为。更确切地说,其它参数(最近邻数和耗散参数)都相同,而非均匀点数不同的两个模型,不属于同一普适类。
其次,我们构建了在随机网络中能量随机分配的单变量地震模型。数值模拟结果表明:只有在守恒情况下,系统具有自组织临界性,而且临界行为满足简单的有限尺寸标度律;在系统能量守恒时,不同的网络拓扑结构不影响系统的临界行为;而当系统中有耗散时,模型没有标度行为。
最后,我们构建了建立在随机网络中的双变量地震模型。对模型的数值模拟结果表明:在很大的耗散范围内,模型具有自组织临界性,地震尺寸几率分布满足有限尺寸标度律,网络拓扑结构对系统的临界行为没有影响。而且地震持续时间及在持续时间内的平均地震尺寸之间存在一个幂律关系,这为相应于能量不守恒的模型具有自组织临界行为提供了进一步的证据。
总之,我们的研究结果表明,不同的空间拓扑结构并不改变系统的临界行为,而不同的不均匀性(在二维地震模型中主要表现为边界条件的不同)/倒塌规则和驱动机制一定会影响系统的临界行为,改变模型的普适类。