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基于复杂网络核心体的控制方法

2021-06-29王媛媛袁正中

王媛媛,袁正中,2,赵 琛

(1.闽南师范大学数学与统计学院,福建漳州363000;2.数据科学与统计福建省高校重点实验室,福建漳州363000;3.河北师范大学计算机与网络空间安全学院,河北石家庄050024)

生活中随处可见的生物网络[1]、交通网络[2]、社会网络[3]、信息网络[4]等都称为复杂网络.它们不仅拥有超大的网络规模,而且包含丰富的结构特性[5]和动力学特性,如同步、涌现等[6-8].目前,研究人员在复杂网络的传播[9]、搜索[10]、同步[11-12]、控制[13]等方面已经取得了非常重要的成果.然而,网络的复杂性仍然给这些领域的研究工作带来了诸多挑战[14].其中,复杂网络乃至各种复杂系统是否可控、如何精确控制等问题已成为非常关键且拥有广泛应用价值的问题.

2011年,Liu等[15]首次从线性系统的角度研究复杂网络的结构可控问题,利用Kalman可控理论[16]证明了网络最大匹配中的未匹配节点是使网络可控的驱动节点.但该理论只适用于边权可独立选取的有向网络,在无向复杂网络或给定权重的网络下不适用.随后,Yuan等[17]从邻接矩阵特征值的角度提出了严格可控理论,指出驱动节点数等于对应系统的邻接矩阵特征值的最大几何重数,并且通过对矩阵进行初等变换可以得到具体的驱动节点.特别地,对于稀疏网络,网络的驱动节点数由邻接矩阵的秩决定.然而,复杂网络系统包含成千上万的节点,直接用初等变换的方法寻找控制网络的驱动节点无疑是困难的.

因此,研究者们开始尝试通过节……

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