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复杂动态网络可控性及可观性研究综述

2020-12-02蒋国平王欣伟

蒋国平,王欣伟,吴 旭

(1.南京邮电大学 自动化学院、人工智能学院,江苏 南京 210023 2.江苏省物联网智能机器人工程实验室,江苏 南京 210023)

近年来,随着复杂动态网络理论的深入发展,针对复杂动态网络可控性及可观性的研究逐渐成为科研人员的关注热点。一般的复杂动态网络往往具有节点数量众多、拓扑结构复杂等特点,但只要通过施加有效的外部输入变量,就能够将整个复杂动态网络控制到预期的目标状态,或是能够对整个复杂动态网络内部进行节点状态观测,将复杂动态网络的演化行为向有利于人类生产生活的方向进行引导。例如,在庞大的电力网络中,众多的变电站和用户端口可以看作是不同类型的网络节点,各网络节点之间有向的相互作用可以看作是网络连边。若在每一个节点均施加控制输入,将会导致网络控制成本极大增加,是既不现实也不合理的选择。如果结合复杂动态网络可控性理论,选择网络中部分节点施加控制输入,则可以达到有效调控整个电力网络的效果,保证各变电站能够输出稳定的电流,用户端口维持在正常的用电状态。在复杂的生态网络中,不同物种可以看作是网络节点,物种之间的捕食关系可以看作是网络连边,物种丰度即为节点状态。在目前的科研水平下,无法精确地对每一个物种施加有效干预,使得整个生态网络达到预期状态。然而,研究人员可以基于复杂动态网络可控性理论,筛选生态网络中的关键物种。……

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