【摘 要】
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网络在自然界和人类社会中广泛存在,例如神经网络、社交网络、互联网、城市道路网、电力网等等,研究这些网络对我们理解自然界的各种现象以及指导生产和生活具有重要意义。真实网络往往规模很大且结构复杂,但大量研究表明,它们具有一些相似的结构特征,例如小世界和无标度特性等,这类网络被统称为复杂网络。网络的功能可以通过网络上的动力学行为的特性来反映,其中交通动力学和同步动力学都是复杂网络的重要研究课题。本文基于
【基金项目】
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国家重点研发计划项目(2018YFB1600900);
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网络在自然界和人类社会中广泛存在,例如神经网络、社交网络、互联网、城市道路网、电力网等等,研究这些网络对我们理解自然界的各种现象以及指导生产和生活具有重要意义。真实网络往往规模很大且结构复杂,但大量研究表明,它们具有一些相似的结构特征,例如小世界和无标度特性等,这类网络被统称为复杂网络。网络的功能可以通过网络上的动力学行为的特性来反映,其中交通动力学和同步动力学都是复杂网络的重要研究课题。本文基于复杂网络基本理论,通过仿真实验研究了动态网络上的交通动态特性和静态网络上交通过程对爆炸式同步的作用。本文的主要研究内容如下:(1)研究了存储容量有限的动态网络上基于距离和负载的路由策略。针对存储容量有限的动态网络,提出了一种基于节点间距离与节点负载的自适应路由策略。验证了该路由策略的有效性。通过改变节点容量,获得了四种不同的交通状态:部分拥塞、短拥塞、无拥塞和长拥塞状态,并观察到了类似于Braess悖论的现象。最后研究了节点移动速度对网络输运能力的影响。(2)研究了动态网络上基于节点度的速度分配策略。针对实际动态网络中节点移动速度资源有限的情况,基于节点的实时度提出了一种限制最大速度的动态速度分配策略。该策略可以使网络产生三种稳定状态:均匀状态、聚集状态和分散状态。分析了各稳定状态下网络输运能力的差异和网络拓扑结构的变化。(3)研究了复杂网络上由交通过程引起的爆炸式同步现象。针对动态单元接收的信息对其自身行为的影响,提出了一种基于恒定信息包密度的模型,以在同一网络中同时执行交通和同步过程。通过调整节点发送信息包的优先概率,可以在同质网络和异质网络中观察到爆炸式同步现象,同时分析了网络中节点的平均接收度与自然频率之间的关系。研究了网络中其他因素对爆炸式同步的影响。
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