复杂网络动力学与控制及其在航空航天中的应用

来自各个领域的大量实例表明复杂网络是描述复杂系统的最佳模型，因此为了开展复杂系统行为的研究，就必然使得网络研究由经典的数学图论上升到动力学和控制的高度，成为非线性动力学在现阶段最重要的研究课题。本项目以动力学和控制为主线，以航天航空方面应用问题为背景，来开展复杂网络的研究。研究包含三方面内容：（1）以生物网络为代表的网络建模研究；（2）以网络上各种同步问题、智能体一致性所表达的群体行为和传染病在生物网络中流行所代表的传播行为开展网络上动力学和有关控制问题的研究；（3）以航天航空中提出的传感器网络与高稳定性和鲁棒性的传感器设计以及卫星编队为主的应用研究，同时考虑了具有工程开发价值的基因调控网络设计。这项研究具有前瞻性，反映了动力学和控制与信息科学的交叉，充分表现了动力学和控制在近代前沿科学发展中所起的作用。研究成果将推动动力学和控制本身的发展。

自普利高津在上世纪六十年代末提出复杂性以来，经过几十年探索，科学家们普遍认识到从目前来看复杂网络可能是开展复杂系统研究的最佳理论工具。在这样认识的基础上，著名学者霍金在上世纪末预言 “21世纪是复杂性世纪”。本项目就是在此大背景下，从动力学和控制的角度，开展对复杂网络的研究。.项目的研究内容包括三个方面：复杂网络的建模、复杂网络的动力学与控制以及应用。整个研究是以理论研究为主。在网络建模方面，提出了用简单规则构建复杂网络这个具有一定通用性的方法。在网络动力学方面，建立了同步与一致性的统一框架；研究了変结构混杂网络系统的动力学和控制，得到了许多有意义的结果；还用网络方法研究典型复杂系统中新的动力学现象。在应用上，以网络理论为背景讨论了多种编队和以一致性理论为背景给出了随机传感器网络的定向的SSAL算法。.4年来在国际著名杂志：Phys.Rev.E、PLoS ONE、Automatics、J.GUIDANCE、Chaos、Bioinformatics、Information Sciences、Inter. J. Nonlinear Mechanics、 Nonlinear Dynamics、IEEE Transactions on Automatic Control (on Circuits and Systems-1 Regular Paper 和 on Neural Networks)、J Dynamic Systems Measurement and Control Transactions of the ASME等发表论文62篇。4年来发表SCI杂志文章他引总数为667次，单篇最高他引78次，有三篇为ESI检索，一篇被评为“中国百篇最具有影响的国际学术论文”。二本专著分别由Springer Verlag出版社和科学出版社出版。.在人才培养方面，有1博士后出站，已毕业的博士12人，毕业的硕士23人，在读博士生20人，硕士生32人。参与本项目的年青人王青云和申建伟都获得教育部新世纪优秀人才支持计划资助，申建伟还同时被评为河南省的杰出青年。4年来，课题组成员积极参与了国内外学术活动。.我们将在此基础上，进一步总结材料，审报有关的奖项。.我们的工作总体上在国内类似工作中处于领先地位，有些研究在国际上也是领先的，本项目工作对于提高我国在相应领域内的地位有积极作用。