异质无标度网络中中心性对灾害传播的影响分析

"该文研究了无标度网络中异质性和网络中心性对灾害蔓延的影响，通过仿真分析比较了同质与异质网络在不同初始破坏节点选择策略下的灾害传播过程和结果。" 在复杂网络理论中，无标度网络是一种具有广泛分布的节点度数的网络结构，其特征是少数节点具有极高连接度（中心节点），而大部分节点的连接度较低。这类网络在现实世界中广泛存在，如社交网络、交通网络、互联网等。无标度网络的异质性指的是网络中节点的属性或功能差异，这种差异可能影响灾害在其中的传播方式。 本文探讨了网络中心性在灾害蔓延过程中的作用，网络中心性包括度中心性（节点的连接数）、紧密度中心性（节点的最短路径长度的倒数总和）和介数中心性（节点作为其他节点间最短路径的中间节点的频率）。这三种中心性度量分别反映了节点的不同影响力。 研究中采用了四种初始破坏节点选择策略：随机攻击、度最大点攻击（选择度最高的节点）、紧密度最大点攻击以及介数最大点攻击。随机攻击是指随机选择节点进行破坏；度最大点攻击则针对网络中的关键节点，即连接最多的节点；紧密度最大点攻击选取的是网络中路径最短的节点；介数最大点攻击则关注那些在网络中起到桥梁作用的节点。 仿真结果显示，在同质和异质无标度网络中，随机攻击策略下，网络都表现出较强的鲁棒性，即在随机破坏一部分节点后，灾害的蔓延程度相对较小。然而，对于目标攻击，即度最大点攻击，两种网络均显示出脆弱性，因为关键节点的破坏会加速灾害的扩散。这揭示了网络中心节点在灾害传播中的关键角色。 在度最大点和紧密度最大点的攻击策略中，无论同质还是异质网络，灾害蔓延的过程和最终状态都表现出相似的模式。然而，当攻击策略变为介数最大点时，两种网络的差异变得显著。介数中心性高的节点通常是网络中的桥梁，它们连接不同的网络部分，因此，破坏这些节点可能导致网络分隔，从而改变灾害的传播路径和范围。 这一研究对于理解灾害在复杂网络中的传播规律，特别是如何利用网络中心性来设计有效的防灾策略具有重要意义。在实际应用中，可以考虑优先保护高介数节点以减缓灾害蔓延，或者在灾后恢复过程中优先修复这些节点以恢复网络的连通性。 关键词: 无标度网络，异质性，网络中心性，灾害蔓延 中图分类号: O157．5 文献标识码: A 文章编号: 1672－7169(2018)01－0072－05