珠海高校团队揭开复杂网络里路径多重性现象背后的社团结构驱动原理

珠海高校团队揭开了复杂网络里路径多重性现象背后的社团结构驱动原理。北京师范大学文理学院系统科学系的吴俊教授团队,联合北京航空航天大学、国防科技大学等机构,还有广东省内多家高校,一起在《Nature Communications》上发表了一篇研究论文,题目叫做“Community structure unveils the path multiplicity in complex networks”。吴俊教授和邓烨副研究员是这篇文章的主要作者,吕欣教授和李大庆教授也参与了写作。 这个研究组以前就发现了现实世界的网络不光像大家熟知的“小世界”那样,还有个新特征叫“纠结世界”,但一直没人搞清楚到底是怎么回事。这次他们为了弄清楚这个问题,想出了个新招数,叫做“相对路径多重性指数”,就是专门用来衡量两个节点之间最短路径有多少条的。 研究人员分析了包括社会、生物和技术在内的140个真实网络数据。结果发现,社团的数量越多,网络里的路径多重性就越强。他们又做了一些实验,把网络里的边随机重连一下,结果发现如果把最短路径都穿过不同社团这个过程变得更容易的话,社团结构就会更明显;反过来也是一样。 这种现象被解释成一种“界面驱动效应”,意思是说各个社团之间的连接就像是路障一样。当最短路径不得不穿过这些障碍的时候,社团内部本来就有的多条等长路径段就会在这些界面上碰在一起发生组合反应,从而让整体的最短路径数量大大增加。 受这个机制的启发,团队又搞了一个叫“部落无标度网络模型”的东西。这个模型通过控制社团内部怎么连和社团之间怎么连,成功地模拟出了真实网络里那种高路径多重性的分布特点。 这项工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金等多个项目的支持。还有一些国际知名的大学也参与进来了,比如芬兰的阿尔托大学、日本的神户大学、德国的洪堡大学和香港的城市大学。 文章里还提到了南方+记者冉小平这个名字。这篇研究给通信网络设计、交通系统规划、脑科学和人工智能这些领域提供了新思路和理论基础。