利用进化博弈论研究复杂系统中的传输及其优化问题

本项目旨在从博弈论和复杂网络理论相结合的新视角研究复杂系统中的传输及其优化问题，利用博弈论的思想方法从理论层面讨论将交通系统从低效率的"纳什均衡"状态转换到全局协调的"帕雷托最优"状态的潜在机制，提出传输系统优化的一般解释和解决思路；并利用进化博弈论探讨各种路由策略的效率及优化途径，建立刻画策略择优过程的进化博弈动力学模型，分析传输动力学、网络结构和个体适应性等因素对系统效率的影响。通过本项目的研究试图提出基于博弈论研究传输问题的比较系统的新方法，从新的角度探讨复杂传输系统的动力学行为、复杂自适应性、功能实现以及优化等问题，进一步研究真实复杂系统所反映的物理现象和规律，帮助理解和解释复杂系统宏观运动形态的微观实质和基础。并且根据理论研究的成果为真实信息传输系统和交通运输系统中遇到的路由、导航、网络规划等问题的研究提供理论依据。

许多真实复杂系统的功能往往通过底层网络上的传输过程得以实现，对复杂系统中传输过程的研究具有重要的理论和显示意义。本项目结合真实复杂系统（Internet网、城市交通系统和金融系统）的实际数分析结果，从博弈论和复杂网络理论相结合的新视角研究复杂系统中的传输及其优化问题，提出了用博弈论研究复杂系统传输的方法，得到了有价值的成果。.　　本项目研究从内容上可分为交通动力学、进化博弈动力学及二者的结合三方面。.（1）交通动力学：分析Internet流量数据发现人类作息规律导致流量的矩型波特征，研究矩形波发包率对传输的影响，发现其占空比r越大，堵塞越容易发生，堵塞相系统的拥塞速率却越低；从堵塞发生过程和排队重新分配的角度给出了解释。研究度关联的影响，发现显著正匹配或负匹配的网络均能够提高系统传输效率，并用介数给出了该现象的解释。研究无线通讯网络用户的移动性对传播的影响，发现个体动态和传播过程的时间-空间关联性协同作用使得其现象与静态网络明显不同，得到了病毒覆盖率与个体密度、感染率的依赖关系。解析推得流量涨落与平均流量的普遍关系，并通过系统地模拟和城市交通数据的统计验证了该理论。总结并撰写无线网络路由及传输协议理论相关的专著章节，由InTech出版。.（2）博弈动力学：研究结构对决策过程的影响，提出描述局部结构的度梯度，将个体行为明显地区分为三类。研究个体理性多样性对博弈动力学过程的影响，发现中度节点对系统状态的决定性作用，给出了解析的分析。.（3）二者的结合：提出多资源少数者博弈模型解决多资源竞争问题，完善了研究传输过程的博弈动力学方法，探讨复杂传输系统的自适应性、自组织性及宏观性质（如资源分组等）的涌现现象，与金融系统中的实际数据分析结果吻合，工作发表在Nature开放期刊Scientific Reports上。研究多路由策略混合对系统传输效率的影响,发现恰当混合多个路由策略可实现系统负载均匀分配，给出了预测系统堵塞结点个数的解析分析。研究网络上信息传输延迟对博弈动力学的影响，发现延迟使更多的历史信息保留在个体的参考信息集合中，从而影响了系统整体的行为。. 上述研究取得了好的成果，对解释网络堵塞现象发生的机制以及提出解决堵塞问题的有效方案有重要的参考价值和理论意义，发表SCI论文12篇，影响因子2以上6篇，标注本基金资助的文章9篇，另完成一专著章节的撰写。