动态复杂网络中节点影响力的可预测性研究

The identification and prediction of node influence are of great theoretical and practical significance to be known as a hot research field of complex networks. Most of current research advance is focused on static network or a snapshot of dynamic networks at a certain moment. However, in practical application scenarios, mostly complex networks extracted from society, biology, information, technology are evolving dynamically. Therefore, it is more meaningful to evaluate the node's influence in the dynamic network and predict the future influence of the node, especially before the change of the network structure..In this project, we will firstly analyze topology and dynamics of nodes in dynamic networks, and the stability and predictability of node influence in the dynamic evolution. Secondly, we will contribute on improvement of predicting node influence in dynamical networks, which involves three tasks: algorithmic complexity and time bias in growing networks; algorithmic applicability in time varying networks; algorithmic robustness in a dynamical network with small or sharp disturbances. Furthermore, we will analyze the international trade network based on network disturbances and design a new framework of economic complexity. Finally, we will expand to the improvement of predicting node influence in dynamical networks to multilayer dependent networks and propose a comprehensive solution to prediction of node influence.

节点影响力的识别和预测具有重要的理论意义和应用价值，是复杂网络的热点研究领域。目前大多数研究方法都是针对静态网络或动态网络某一时刻的快照进行的，然而在实际应用场景中，社会、生物、信息、技术等复杂网络都是动态演化的。因此，在动态复杂网络中评估节点影响力以及预测节点未来影响力，特别是在网络结构变化之前的预测更具意义。本项目首先分析动态网络中节点的拓扑特征和动力学特征的演化机制，以及节点影响力在演化过程中的稳定性和可预测性。然后解决动态网络中节点影响力的可预测性面临的三个问题，即在增长网络中，节点影响力算法的计算复杂性和时间偏见；网络实时动态演化时，节点影响力算法的适应性；网络结构微扰或突变时，节点影响力算法的鲁棒性，并进一步应用到国际贸易网络的结构特征分析上，尝试采用新的框架阐释经济复杂性。最后将研究扩展到多层关联的动态网络中，系统研究对节点影响力的可预测性影响，综合提高节点影响力的可预测性。

动态复杂网络节点影响力的识别和预测，有助于我们理解很多实际复杂系统的内在结构特征并帮助我们解决一系列自然和社会系统中的重要问题，具有重要理论意义以及现实应用价值。本项目的主要研究对象是动态网络结构与节点影响力关系。我们首先分析了节点影响力的演化机制，为本项目打下基础。接着着重分析和解决了动态网络中节点影响力的可预测性面临的三个问题即：在增长网络中，节点影响力算法的计算复杂性和时间偏见；网络实时动态演化时，节点影响力算法的适应性；网络结构微扰或突变时，节点影响力算法的鲁棒性，以及利用网络结构演变阐释经济复杂性涌现的问题。本项目既是动态复杂网络结构与功能的理论分析，又是动态复杂网络从理论到应用的创新性课题研究，从应用的角度出发着重研究节点影响力的可预测性问题，同时为解决相关领域的实际问题提供了一个新的思路和方案。