一种基于元胞自动机的自适应网络病毒传播模型.docx

物理学报摇粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇灾燥造援远园袁晕燥援员圆渊圆园员员冤摇员圆园缘园怨
一种基于元胞自动机的自适应网络病毒传播模型鄢
宋玉蓉覮摇蒋摇
徐加刚
渊南京邮电大学自动化学院袁南京摇圆员园园园猿冤
渊圆园员员年员月员源日收到曰圆园员员年愿月怨日收到修改稿冤
摇摇自适应网络是节点动力学和网络动力学相互作用和反馈的演化网络援
感鄄感染鄄易感渊泽怎泽糟藻责贼蚤遭造藻鄄蚤灶枣藻糟贼藻凿鄄泽怎泽糟藻责贼蚤遭造藻冤的病毒传播模型袁
规则对病毒传播及网络统计特征的影响援结果表明院自适应网络中的重连规则可以有效减缓病毒传播速度袁
病毒传播规模曰随机重连规则使得网络统计特征趋于随机网络曰
毒在传播过程中的双稳态现象援
基于元胞自动机建立自适应网络中易
研究节点为了规避病毒传播所采取的多种网络重连
降低
基于元胞自动机建立的传播模型清晰地表达了病
关键词院自适应网络袁传播动力学袁网络动力学袁
孕粤悦杂院园缘郾怨园郾垣皂袁园缘郾远缘郾垣遭袁园缘郾苑园郾允噪
元胞自动机
员郾
引言
当某种流行病在人群中传播时袁
人们会自发
地调整个体的社会活动行为以规避感染的风险援
当获知某新闻网站有木马病毒时袁
网络用户会自
然停止访问该网站袁而转去其他网站浏览新闻援
网
络蠕虫病毒爆发会使得网络流量陡增袁
造成网络
拥塞袁从而使网络中的一些边失去传输能力袁
这也
相当于网络连接改写援
节点自身的这种应对风险
的规避行为改变了网络中的边连接袁
导致网络拓
扑发生变化咱员暂援此外袁
现有的大量研究成果表明网
络拓扑变化会对网络传播行为产生重要的影响援
例如袁
在小世界网络中病毒的传播比在规则网络
中更快尧更容易咱圆暂袁
无标度网络无明显的传播阈
值袁病毒更容易在此类网络中流行并长期存在咱猿暂援
上述现象及相关研究表明袁
网络拓扑会依赖节点
病毒传播动力学而进行适应性调整袁
网络拓扑的
改变和调整反过来又对病毒传播产生影响援
体现
出这样一种节点动力学渊
以节点作为一个动力
学系统冤和网络动力学渊
以网络拓扑作为一个动
力学系统冤
相互反馈的网络被称为自适应网络
渊葬凿葬责贼蚤增藻灶藻贼憎燥则噪泽袁简记为粤晕冤咱源暂袁粤晕
是一类时变
网络援郧则燥泽泽等咱源暂提出粤晕中的易感鄄感染鄄
渊泽怎泽糟藻责贼蚤遭造藻鄄蚤灶枣藻糟贼藻凿鄄泽怎泽糟藻责贼蚤遭造藻袁简记为杂陨杂冤模型袁
杂澡葬憎等咱缘暂提出自适应网络中的易感鄄感染鄄免疫鄄
感渊泽怎泽糟藻责贼蚤遭造藻鄄蚤灶枣藻糟贼藻凿鄄则藻糟燥增藻则藻凿鄄泽怎泽糟藻责贼蚤遭造藻袁
为杂陨砸杂冤模型袁这两个模型考虑网络中易感节点渊杂
节点冤会尽量避免与感染节点渊陨节点冤接触袁
与陨节点的连接而重新与其他杂
易感
易
简记
断开
节点或免疫节点
渊砸节点冤建立新连接援砸蚤泽葬怎鄄郧怎泽皂葬灶
点对邻居节点状态具有不完全知识时袁
多种重连策略下粤晕中的病毒传播行为援
果表明袁
等咱远暂考虑节
研究了在
研究结
节点动力学和拓扑的相互作用对传播产
生重要影响援重写边连接导致传播阈值增加袁
出现双稳态渊感染稳态和健康稳态冤援杂澡葬憎
研究了应用随机免疫策略在粤晕
传播
等咱苑暂也
中比在静态网络
中更加有效援以上关于粤晕
病毒传播的研究改变
了目前多为静态网络的假设咱愿暂袁
网络中的传播特性援然而袁
反映了一些实际
上述研究主要针对随机
网络进行袁
现实网络中大多具有小世界和无标度
效应袁
重连策略对不同网络的拓扑统计特征产生
怎样的影响是现有文献中未能体现的援此外袁
文献关于粤晕的研究主要基于平均场理论袁
现有
用微分
方程体现网络拓扑的多种特征是比较困难的袁
从
而也在一定程度上制约了对多种网络拓扑的
鄢国家自然科学基金渊批准号院远园愿苑源园怨员冤尧江苏省自然科学基金渊批准号院月运圆园员园缘圆远冤尧江苏省野六大人才高峰冶计划渊批准号院杂允圆园怨园园远冤尧
高等学校博士学科点专项科研基金渊批准号院圆园员园猿圆圆猿员员园园园猿冤和南京邮电大学引进人才计划渊批准号院晕再圆园怨园圆员冤资助的课题援
覮耘鄄皂葬蚤造院泽燥灶早赠则岳灶躁怎责贼援藻凿怎援糟灶
訫圆园员员中国物理学会悦澡蚤灶藻泽藻孕澡赠泽蚤糟葬造杂燥糟蚤藻贼赠摇澡贼贼责院辕辕憎怎造蚤曾遭援蚤责澡赠援葬糟援糟灶
员圆园缘园怨鄄摇员
物理学报摇粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇灾燥造援远园袁晕燥援员圆渊圆园员员冤摇员圆园缘园怨
考虑援
元胞自动机渊悦粤冤
是一个具有简单构造但能
产生复杂自组织行为的离散动力学系统袁
涉及生物学尧计算机科