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基于复杂网络的命名博弈动力学研究

基于复杂网络的命名博弈动力学研究

作者：孟翔燕吉林大学

学位级别：硕士

在自然界中，大量的复杂系统都可以通过复杂网络加以描述，复杂网络使用抽象的方法刻画和描述了所有由粒子相互作用所组成的复杂系统。复杂网络作为复杂性科学研究中最具挑战的前沿课题之一，已经得到了科学界的广泛关注。不同领域的科... 详细信息

在自然界中，大量的复杂系统都可以通过复杂网络加以描述，复杂网络使用抽象的方法刻画和描述了所有由粒子相互作用所组成的复杂系统。复杂网络作为复杂性科学研究中最具挑战的前沿课题之一，已经得到了科学界的广泛关注。不同领域的科学家们从不同的研究角度出发，试图探索人类社会系统和自然生物系统中的内在规律和必然联系，为人们了解和建立复杂系统的网络模型提供有效保障和理论依据。因此，复杂网络的研究不仅对人类社会生活有着指导意义，而且对人们了解人类社会和自然界的内在演化规律有着重要的价值。复杂网络为我们研究各种动力学过程提供了前提保障。动力学研究过程是探究在复杂网络中微观粒子相互作用而引起系统整体产生宏观现象变化的过程，其中，微观粒子的互相作用受到网络拓扑结构、动力学机制等因素的影响。复杂网络上的动力学研究是探究人类社会活动和自然界演化的终极目标。近年来，命名博弈成为统计物理学研究领域最为关注的模型，是研究语言形成和演化的一个非平衡动力学，它刻画了在缺乏全局监管和先验常识的情况下，个体通过成对局部交互的自组织方式试图将某个客观物体的名字达成一致的过程。根据国内外有关于命名博弈及复杂网络相关研究的发展趋势及动态，本文对复杂网络上的命名博弈动力学做出了更加细致的研究，深入探讨了不同复杂网络上使用更加接近于人脑记忆过程的命名博弈演化过程，探究了语言的形成与发展。本文的主要工作如下： 1.基于对复杂网络中几种典型的网络模型进行分析与比较，发现BA网络模型能够较好地描述某个小团体内人类社会网络的多方面特性，然而，对于整个国家乃至整个世界这样大型的人类社会网络而言，必将有明显的社区化特性。因此，本文在BA网络模型的基础上提出了多社区网络模型的构建方法，该方法表示整个社会网络是由各个国家或民族子社区组成的，各个社区内仍通过BA网络模式构建的，而社区间个体的连接则是以与BA连接方式相反的方式连接。多社区网络的构建为模拟现实社会中不同国家不同语言的演化过程提供了网络环境。 2.基于人类大脑的记忆过程，本文结合词汇权重、记忆库大小和节点选择等多种因素提出了一种可衰减词汇权重的命名博弈模型。每个节点的每一个词汇都存在一个权重，用来衡量该节点对词汇的记忆程度，记忆强度高（权重高）的词汇下一次会被节点优先选择传播。通过加重成功传播词汇的权重来加强对该词汇的记忆，降低传播失败的词汇权重来表现个体遗忘的过程，从而保证记忆空间的一致性，低权重的词汇会被有效删除，体现了人类大脑有限记忆的特性，这个过程较完整的体现了人类认知新事物的过程。 3.将该命名博弈在单社区BA网络上实验，发现所有个体的词汇最终能够统一，通过对总词汇数、不同词汇数和平均协议成功率的分析了解新个体命名的演化过程。衰减因子和删除阈值的取值对于演化速度影响较大，当它们之间存在线性关系时，演化收敛较快。 4.将该命名博弈应用到多社区网络模型上，发现收敛词汇数可能不唯一，同时，探究了不同策略、网络平均度和社区数对词汇演化过程的影响。通过使用微分动力学的方法对影响收敛词汇数的因素进行定量分析，并且进行多次网络实验，发现理论和实践能够统一，多社区网络收敛词汇数与社区数相同，且收敛词汇数的稳定性与网络社区化强度和社区内节点的平均度有关，而与社区内节点数无关。

关键词：复杂网络命名博弈多社区网络收敛词汇一致性动力学

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复杂网络中的命名博弈研究

复杂网络中的命名博弈研究

作者：石晓明浙江师范大学

学位级别：硕士

命名博弈是近年来统计物理学领域值得关注的一个模型。作为用来分析语言在人类社会中进化的一个简单模型,它可以解释在没有人为控制和干预情况下,大面积分布的人口经过多年的演化会使用同一种语言的原因。同时命名博弈还能还原语言演化... 详细信息

命名博弈是近年来统计物理学领域值得关注的一个模型。作为用来分析语言在人类社会中进化的一个简单模型,它可以解释在没有人为控制和干预情况下,大面积分布的人口经过多年的演化会使用同一种语言的原因。同时命名博弈还能还原语言演化中的真实过程,包括解释为何命名某物体的词汇数量一般呈现出S型变化。从符号动力学角度观察,我们可以看到命名博弈与系统大小,演化时间有着十分密切的关系。在其演化过程加入记忆效应后,我们还将看到命名博弈中的各个参数将更加地接近现实。本文的主要内容如下:在论文第一章,我们首先简单介绍作为物理学与社会学结合的各个统计模型。物理学家们利用物理和数学中的概念建立模型,对社会学,包括经济,舆论,疾病等各个方面进行了模拟和解释。通过模型可以发现其中的很多现象有着显著的物理学和数学上的特点,特别是关于时间和网络拓扑结构的度分布特性。本文将着重对Sznajd模型,选举模型以及格劳贝尔有序动力学机制模型进行介绍分析。同时,由于各个模型只是反映了动力学机制,所以文中还将介绍复杂网络,尤其是其中的小世界网络及无标度网络。以往的诸多文献中均提出网络和各个机制的结合可以很好地解决社会学问题,并给出很多合理的建议。在论文第二章,我们着重研究命名博弈的由来和背景。首先本文关注长久以来词汇学和语言学上科学家的成果,在计算机广泛应用以后,大规模的群体语言模拟成为现实。与此同时,物理模型在社会学上的应用也影响了群体语言模拟,形成了一个更加简易的模型。该模型中存在语言演化中新语言词汇发展的趋同现象;同时其又进一步被用来研究自组织系统的各种特性。在此基础上,人们又对网络类型以及记忆长度等对于命名博弈的影响进行了分析和讨论。在论文第三章,我们开始考虑了真实记忆留置效应对于命名博弈的影响。考虑到之前的意见传播模型都是二元选择的模型,本文也对普通命名博弈模型进行了改进,模拟的结果显示,在加入真实记忆效应后,结果与之前的命名博弈有比较大的区别。同时,通过拟合,发现改进后的模型对于初值和人为的阈值有很大的依赖性。为使模拟结果更加接近现实,本文又在改进模型中加入了艾宾浩斯记忆效应,最终的结果表现出很好的标度率。最后是对全文工作的总结和展望。

关键词：命名博弈复杂网络记忆模拟

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基于复杂网络的社区间命名博弈研究

基于复杂网络的社区间命名博弈研究

作者：文一霞吉林大学

学位级别：硕士

自然界和人类社会中的许多系统都具有较高的复杂度,如果按照一定的规则将其抽象为由节点和连接关系组成的复杂网络,将利于人们对现实世界规律的探索。互联网的发展为复杂网络提供了技术上的支持也使复杂网络研究成为人们关注的对象。科... 详细信息

自然界和人类社会中的许多系统都具有较高的复杂度,如果按照一定的规则将其抽象为由节点和连接关系组成的复杂网络,将利于人们对现实世界规律的探索。互联网的发展为复杂网络提供了技术上的支持也使复杂网络研究成为人们关注的对象。科学家们通过探索现实世界中的内在规律来构建符合真实网络特征的复杂网络模型,并从分析复杂网络的过程中发现现实网络具有的特征。复杂网络的研究不仅对复杂性科学本身的发展有着重要意义,而且对动力学的探索提供了前提和保障。作为社会动力学重要组成部分之一的命名博弈,是在复杂网络上研究语言的形成和演化的一个博弈模型,它模拟了在复杂网络上个体在零监管和零组织的情况下进行自组织交互直到观点统一的过程。近年来,复杂网络上的命名博弈研究方面涌现出的大量成果为还原语言的演化过程提供了重要参考。在查阅了大量国内外关于复杂网络上命名博弈研究文献的前提下,本文对复杂网络和命名博弈的经典模型和研究现状进行了归纳。从以往的研究中发现,命名博弈所应用的复杂网络的拓扑结构和性质对词汇的演化过程会产生一定的影响,为了探索多社区网络中社区之间词汇竞争和收敛的规律,本文提出了多社区网络的社区间加边模型。主要工作如下:1.通过参考BA网络的构建过程而提出了社区间加边网络模型构建方法,该方法参考了著名谷歌网页排名算法PageRank算法来计算网络中节点的重要程度,并根据计算出的节点重要性度量值和节点在网络中的度来选择建立连接的节点。与此同时,引入了社区间耦合度作为社区化强度的度量值,并分析有关参数与社区间耦合度之间的关系。2.将该网络加边模型应用于多社区网络上并选择最小命名博弈在构建好的网络模型上进行演化。发现社区间耦合度的大小会影响最终词汇收敛的个数,网络的社区性越明显,词汇越容易形成局部收敛。当社区与社区之间的连接到达一定程度时,网络上演化的词汇最终能够统一。3.选择不同的命名博弈模型在网络上进行演化,通过分析总词汇数、不同词汇数、平均协议成功率的变化情况,发现随着网络社区化的减小,不同博弈模型的收敛词汇数趋于统一,且在相同网络下有限记忆命名博弈模型更有利于词汇的收敛。4.对比不同社区耦合度下词汇的收敛快慢可以发现社区化越强网络局部收敛的速度越快,同时,不同的命名博弈模型、策略的选择以及网络中节点的平均度都会对词汇的收敛速度产生影响。

关键词：复杂网络命名博弈社区网络社区耦合度收敛词汇

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地理距离引导相互作用对命名博弈的影响

地理距离引导相互作用对命名博弈的影响

小世界网络中随机游走谈判者之间的命名演化博弈

第五届全国复杂网络学术会议

作者：刘润然汪秉宏中国科学技术大学近代物理系上海理工大学复杂系统科学研究中心上海系统科学研究院

我们在命名博弈模型中引入地理距离引导相互作用的策略来研究地理效应对空间结构上的命名博弈的影响。通过在原来的模型中引入一个模型参数,我们来控制长程边在演化过程中的使用频率。数值模拟的结果证明:存在一个适度大小的正的模型参... 详细信息

我们在命名博弈模型中引入地理距离引导相互作用的策略来研究地理效应对空间结构上的命名博弈的影响。通过在原来的模型中引入一个模型参数,我们来控制长程边在演化过程中的使用频率。数值模拟的结果证明:存在一个适度大小的正的模型参数,可以使模型有一个最快的收敛速度。这一现象表明,提高长程边使用频率,可以提高模型的演化效率,但是过分提高长程边使用频率反而影响整个演化过程使收敛的效率下降。同时为了更好的理解这一现象,我们也研究了总词数和不同的词数在系统中的演化规律。我们同时也发现,存在一个适度大小的正的模型参数,可以使模型有一个最大的记忆容量。最后,我们也研究了收敛时间和最大记忆容量与系统规模之间的标度关系。

关键词：命名博弈地理距离收敛时间最大记忆容量

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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现代电子技术 2015年第7期38卷 150-152,155页

作者：陈光平张志远郝加波陈小波四川文理学院物理与机电工程学院

提出一个在小世界网络中,移动谈判者之间命名博弈(Naming Game)模型,研究谈判者在进行命名博弈的同时进行随机游走,发现移动快慢对收敛的时间有重要的影响;还研究了不同词汇数、总词汇数和谈判成功率与谈判者运动的关系。这些研究有助... 详细信息

提出一个在小世界网络中,移动谈判者之间命名博弈(Naming Game)模型,研究谈判者在进行命名博弈的同时进行随机游走,发现移动快慢对收敛的时间有重要的影响;还研究了不同词汇数、总词汇数和谈判成功率与谈判者运动的关系。这些研究有助于更好理解移动参与者的群体行为特征,也有助于理解参与者的合作演化行为的产生和维持。

关键词：小世界网络动态网络命名博弈移动谈判者

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异质性对社会动力学的影响

异质性对社会动力学的影响

作者：张晓丹大连理工大学

学位级别：硕士

在近些年来,基于统计物理学的社会学研究被研究学者们广泛关注。其中包括：意见传播动力学,语言动力学及舆论传播动力学等等。在本文中,首先介绍了相关动力学的基本模型和结论,包括意见传播动力学及在此基础上发展而来的符号动力学命名... 详细信息

在近些年来,基于统计物理学的社会学研究被研究学者们广泛关注。其中包括：意见传播动力学,语言动力学及舆论传播动力学等等。在本文中,首先介绍了相关动力学的基本模型和结论,包括意见传播动力学及在此基础上发展而来的符号动力学命名博弈。异质性在遗传学和生态学中很常见,而在实际中,其实在社会学中也广泛存在,它是“同质化”的对立面,主要意思是非均匀性或者是复杂性。在本文中,我们分别在意见传播动力学和命名博弈中引入异质性的概念,并讨论异质性对社会动力学的影响。在本文的第二章主要讨论异质性对意见传播动力学的影响,在Voter模型中引入冰冻期的概念,个体在冰冻期内接受邻居个体意见的概率很小。在表面上冰冻期的引入使得个体改变意见更难,然而通过计算机模拟发现对于不同大小的群体,会存在一个和系统大小相关冰冻期长度----使得系统中意见统一的时间最短。这一现象的出现说明了冰冻期的引入在一定状况下是加速了系统的统一。在第二章的具体讨论中,我们详细讨论了冰冻期对于意见传播动力学中一些微观量的影响：磁化率、意见团簇的大小及个体空间分布图等。同时,文中还使用马尔科夫过程理论分析了冰冻期加速意见统一过程的原理,进而证实了正确性。基于Voter意见传播模型的研究有很多,命名博弈就是Voter模型的一个变形,目前已经属于符号动力学的研究领域。在本文中,在命名博弈模型中加入了可以体现词汇异质性的多样性。通过对不同的词汇赋予不同的权重作为词汇的异质性,在模型中我们着重考虑了三种不同的多样性分布——均匀分布、指数分布和幂分布。在个体之间的交流中,词汇多样性会直接影响词汇选择的概率。计算机模拟结果显示这种多样性的引入可以加速一致性的达成。在结果中,通过讨论命名博弈中的词汇总量、不同词汇量及交流成功率,从微观上了解多样性对结果的存进作用。同时文中还讨论了在复杂网络上的模型结果,结果显示：模型的实验结果对于不同的拓扑结果是稳定的。通过在两种社会动力学模型中引入异质性的概念,看似使模型变得更为复杂,使得系统更加无序,而实验结果却表明了异质性往往可以促进系统有序的形成。

关键词：社会动力学异质性复杂系统意见传播命名博弈