基于级联失效的复杂网络关键节点识别与抗毁性研究的任务书.docx

基于级联失效的复杂网络关键节点识别与抗毁性研究的任务书
一、任务背景
复杂网络的研究在过去的几十年里取得了很大的进展，从最初的小世界网络到现在的无标度网络，这些网络的复杂性质使得它们具有很多重要的应用。而网络中的关键节点识别问题是复杂网络研究中的一个重要问题，关键节点的失效会导致网络的失效，因此识别出网络中的关键节点对于提高网络的鲁棒性和抗毁性具有重要的意义。
失效传播是网络中节点失效造成的传播现象，网络中大量的失效现象都可以看作是失效传播的结果。因此，基于失效传播的关键节点识别研究是复杂网络研究的一个重要方向。
二、研究目的
本次研究的主要目的是：
1.研究基于级联失效的复杂网络模型，并建立相应的数学模型和算法模型；
2.开展基于级联失效的复杂网络关键节点识别研究，提出一种能够适应不同复杂网络的关键节点识别算法；
3.提出一种针对关键节点的攻击策略，分析网络的抗毁性。
三、研究内容及技术路线
本次研究的具体内容包括：
1.建立基于级联失效的复杂网络模型，分析失效传播的机制和规律。
2.提出一种基于连通性的网络关键节点识别算法，该算法可以快速找出网络中的关键节点，同时也能对网络的鲁棒性进行评估。
3.提出一种基于度中心性和介数中心性的网络关键节点识别算法，该算法在保证精度的同时也能满足实际应用的需求。
4.提出一种针对关键节点的攻击策略，通过对节点进行攻击，分析网络的抗毁性。
技术路线如下：
1.首先，对复杂网络的基本理论进行研究，包括网络拓扑结构、节点度分布、社区结构等，为后续的研究奠定基础。
2.建立基于级联失效的复杂网络模型，并分析网络中失效传播的机制和规律。通过数学模型和计算机模拟验证模型的有效性。
3.分析网络中的关键节点特性，并提出相应的关键节点识别算法，包括基于连通性的算法、基于度中心性和介数中心性的算法等。
4.针对关键节点的攻击策略，设计相应的实验，并分析网络的抗毁性。通过实验数据来验证算法可行性和有效性。
四、研究预期成果
1.提出基于级联失效的复杂网络模型，分析失效传播机制和规律；
2.提出能够适应不同复杂网络的关键节点识别算法，包括基于连通性的算法、基于度中心性和介数中心性的算法等；
3.提出针对关键节点的攻击策略，并分析网络抗毁性；
4.发表学术论文2篇以上，并提交专利申请；
5.具备独立开展复杂网络研究的科研能力。
五、研究计划
本次研究计划为期一年，具体实施计划如下：
第1个月：调研和文献综述
第2-3个月：建立基于级联失效的复杂网络模型，并进行相关验证
第4-6个月：提出基于连通性的关键节点识别算法，并进行相关验证
第7-9个月：提出基于度中心性和介数中心性的关键节点识别算法，并进行相关验证
第10-12个月：提出针对关键节点的攻击策略，并进行相关实验和验证
总结和论文撰写
六、参考文献
1.AlbertR,BarabasiAL.Statisticalmechanicsofcomplexnetworks[J].ReviewsofModernPhysics,2002,74(1):47-97.
2.NewmanMEJ.Networks:AnIntroduction[M].OxfordUniversityPress,2010.
3.WattsDJ.SmallWorlds:TheDynamicsofNetworksbetweenOrderandRandomness[M].PrincetonUniversityPress,2004.
4.BarabasiAL.Linked:TheNewScienceofNetworks[M].BasicBooks,2003.
5.CohenR,ErezK,benAvrahamD,etal.ResilienceoftheInternettorandombreakdowns[J].PhysicalReviewLetters,2000,85(21):4626-4628.