复杂网络上的偏好游走及其应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61872093
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0205.网络与系统安全
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Random walks on complex networks are the foundations of routing, propagation, search, as well as other dynamics on networks. They have found important applications in various disciplines, such as computer science, control science, physics, and biology. In this project, we will study biased walks on complex networks based on the importance of nodes and edges. Our goals are twofold. One is to uncover the effects of various biases related to nodes or edges on the primary quantities of random walks, including stationary distribution, mean first-passage time, mixing time, and cover time. The other is to apply biased walks to the field of graph data mining. First of all, according to different measures of node importance, such as degree, leading eigenvector of adjacency matrix, and leading eigenvector of high-order non-backtracking matrix, we will analyze or establish corresponding models for biased walks, and unveil the influences of different measures of node importance. Then we will further propose a unified framework for biased walks based on diverse measures of node importance. With respect to biased walks on different importance metrics of edges, we will introduce several methods to establish transition matrices, using which to study analytically or numerically the above-mentioned quantities on random walks, in order to find the roles of weight distribution and reciprocity in biased walks. Finally, we will present several fast and effective algorithms, in order to apply biased walks to node group centrality and link prediction.
复杂网络上的随机游走是路由、传播、搜索等网络上其它动力学的基础,在计算机、控制、物理、生物等学科中有着重要的应用。本项课题拟对复杂网络上基于节点与边重要性的偏好随机游走进行研究,旨在揭示不同的偏好对于稳态分布、平均首达时间、混合时间、覆盖时间等随机游走主要物理量的影响,并在图数据挖掘领域进行应用。首先,根据网络节点重要性的不同度量,如节点度、邻接矩阵主特征向量、高阶非回溯矩阵主特征向量等,分析或建立相应的偏好游走模型,比较基于节点的不同偏好对随机游走行为的影响,并进一步建立一个基于节点重要性偏好游走的统一框架。针对基于边重要性的偏好游走,拟提出若干方法,构建偏好游走转移矩阵,解析或数值研究不同偏好游走的相关物理量,揭示边权分布、边权互惠性等在偏好游走中所起的作用。最后,提出若干快速有效算法,将偏好游走应用于节点集团中心与链路预测等领域。

结项摘要

随机游走是复杂网络上最基础最重要的动力学过程之一,在图数据挖掘等诸多领域有着广泛应用。本项课题对复杂网络上偏好随机游走的理论与应用进行了研究,揭示了无标度拓扑、分形性、边中心性等对随机游走行为的影响,并对随机游走在网络中心性、一致性问题、观点动力学中的广泛应用进行了深入探讨。..项目实施四年中,在国际重要会议和期刊上发表标注项目资助的论文31篇,包括1篇NeurIPS,2篇KDD,3篇WWW,1篇WSDM, 2篇CIKM,2篇ICDM,3篇IEEE Transactions on Information Theory,4篇IEEE Transactions on Cybernetics,1篇IEEE Transactions on Control of Network Systems,1篇Theoretical Computer Science,10篇The Computer Journal,1篇Fractals。项目主要研究成果获2022年中国计算机学会自然科学二等奖,项目负责人为第一完成人。项目培养出站2名博士后;培养毕业1名博士研究生,该博士的毕业论文获2020年“复旦大学优秀博士学位论文”奖;培养毕业2名硕士研究生,他们分别获得“上海市优秀毕业生”与“复旦大学优秀毕业生”称号。参与项目的研究生中,3人共获得国家奖学金4次,1人获复旦大学“学术之星”称号。此外,还培养十余名本科生,他们与项目负责人合作发表多篇论文。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(11)
专利数量(0)
Combinatorial properties of Farey graphs
Farey 图的组合属性
  • DOI:
    10.1016/j.tcs.2019.08.022
  • 发表时间:
    2019-12-03
  • 期刊:
    THEORETICAL COMPUTER SCIENCE
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Wang,Yucheng;Bao,Qi;Zhang,Zhongzhi
  • 通讯作者:
    Zhang,Zhongzhi
Topological and Spectral Properties of Small-World Hierarchical Graphs
小世界层次图的拓扑和谱性质
  • DOI:
    10.1093/comjnl/bxy087
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    Computer Journal
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Qi Yi;Yi Yuhao;Zhang Zhongzhi
  • 通讯作者:
    Zhang Zhongzhi
Biharmonic distance-based performance metric for second-order noisy consensus networks
二阶噪声共识网络的基于双调和距离的性能指标
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Information Theory
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Yuhao Yi;Bingjia Yang;Zuobai Zhang;Zhongzhi Zhang;Stacy Patterson
  • 通讯作者:
    Stacy Patterson
Resistance Distances In Simplicial Networks
简单网络中的电阻距离
  • DOI:
    10.1093/comjnl/bxac052
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    The Computer Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Mingzhe Zhu;Wanyue Xu;Zhongzhi Zhang;Haibin Kan;Guanrong Chen
  • 通讯作者:
    Guanrong Chen

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其他文献

BA指数网络结构特性精确计算
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    大连理工大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    章忠志;荣莉莉
  • 通讯作者:
    荣莉莉
复杂网络研究的机遇与挑战
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of the University of Electronic Science and Technology of China
  • 影响因子:
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  • 作者:
    荣智海;汪秉宏;许小可;章忠志
  • 通讯作者:
    章忠志
具有无尺度拓扑与小世界效应的Sierpinski网络
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    系统工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    章忠志;荣莉莉
  • 通讯作者:
    荣莉莉

其他文献

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章忠志的其他基金

社交网络上观点动力学的重要影响因素与高效算法
  • 批准号:
    62372112
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
网络的谱及其应用研究
  • 批准号:
    11275049
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
复杂网络上的随机游走动力学研究
  • 批准号:
    61074119
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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    60704044
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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