基于知识的网络可控能力鲁棒性预测 | 网络科学论文速递14篇

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核心速递

• 基于知识的网络可控性鲁棒性预测;
  

• 不同国家Covid-19感染扩散的比较分析;
• SUDR+K流行病模型的双稳定性和适用于COVID-19的检测试剂盒;
• 基于SIR模型波动的传染病遏制策略;
• 受控Covid-19流行病传播中的Oswald增长率与量子复杂物质的阻滞增长中的Oswald增长率;
• 智能本地能源系统的系统影响的早期见解;
• 旅行者模型中的广播时间;
• 基于2跳路径拓扑特征的二模链路预测;
• 动态行程时间信息对驾驶员路线选择行为影响的实证研究;
• 重新分配系统和PRAM;
• 通过延迟的互信息识别复杂的网络拓扑;
• 中国生物医学研究人员的心血管风险和工作压力：一项观察性大数据研究方案;
• 文本挖掘形式心理网络重构了社交媒体中公众对STEM性别差距的认知;
• 中东和北非地区与欧洲对比：土地使用，核电和输电扩展对可再生电力系统成本的影响;

基于知识的网络

可控能力鲁棒性预测

原文标题：

Knowledge-Based Prediction of Network Controllability Robustness

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08563

作者：

Yang Lou, Yaodong He, Lin Wang, Kim Fung Tsang, Guanrong Chen

摘要：网络可控能力的鲁棒性反映了网络化系统对于破坏性攻击保持其可控的能力。它通过一系列行量化值进度量，这些值记录在节点删除或边删除攻击之后网络的剩余可控能力。传统上，可控能力的鲁棒性仅针对有向网络进行研究，并由在计算上非常耗时甚至不可行的攻击模拟确定。在本文中，基于一组卷积神经网络（CNN）等机器学习方法，开发了一种改进的预测无向网络的可控能力的鲁棒性的方法。在此方案中，通过模拟生成的大量仿真数据分别用于训练CNN组以进行分类和预测。大量的实验研究结果表明：1）本文的方法比经典的单CNN预测器更准确地预测；2）基于CNN的预测器提供了比传统谱测量和网络异质性更好的预测方法。

不同国家Covid-19

感染扩散的比较分析

原文标题：

Comparative analysis of the diffusion of Covid-19 infection in different countries

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08661

作者：

Fabio Miletto Granozio

摘要：Covid-19病毒在中国以外的突然传播促使世界卫生组织（WHO）在3月11日将持续的爆发视为大流行病。在此阶段中，至关重要的是要了解当前在感染传播方面较晚的国家应该从感染传播较早的国家那里学到什么。这项工作的关注时效性而不是全面性。通过采用纯粹的经验方法，我们将限制自己根据不同的功能行为在不同国家的地块中确定不同阶段，并进行比较分析。对已确诊案件曲线的比较分析显示出了显著的相似性，尤其是在西方国家之间，以及一些微小但至关重要的差异。我们强调及时性如何在很大程度上减少单个国家爆发的规模，限制最终的死亡人数。不幸的是，我们的数据表明根据疫情较早爆发的国家的经验，西方政府并未表现出预期决策的能力。

SUDR+K流行病模型的双稳定性

和适用于COVID-19的检测试剂盒

原文标题：

Bi-stability of SUDR+K model of epidemics and test kits applied to COVID-19

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08479

作者：

Vinko Zlatić, Irena Barjašić, Andrea Kadović, Hrvoje Štefančić, Andrea Gabrielli

摘要：受世界各国政府对COVID-19的各种反应的启发，本文我们开发了一种流行病模型，其传播依赖于疾病检测的可用性。我们的模型称为SUDR+K，基于常规SIR模型但是将感染个体的总比例分为两个部分：未检测到的部分和通过测试检测到的部分。此外，我们假设从流行开始就可用的检测能力以恒定的速率增长，被用于检测受感染的个体。令人惊讶的是，我们发现在感染部分很大的状态与被感染部分很小的状态存在双稳态行为。我们表明，这两种模式之间的分隔受测试速度与给定时间传播的感染率之间的匹配程度影响。我们还表明，两个状态的存在不取决于描述未检测到的个体被检测和检测的速率的术语形式的数学选择。本研究表明，在流行病进入大爆发阶段之前，进行有力的早期检测活动可能会控制流行病的发生，而且即使很小的检测率变化也可能会增加或减少整个流行病的规模若干个数量级。为了将现实模型真正应用于正在进行的流行病中，我们很乐意与当前流行病学家合作，以开发测试过程的定量模型。

基于SIR模型波动

的传染病遏制策略

原文标题：

Containment strategy for an epidemic based on fluctuations in the SIR model

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08784

作者：

Philip Bittihn, Ramin Golestanian

摘要：COVID-19大流行造成了一个具有挑战性的局面，管理当局面临着一个复杂的决定，即对现有信息采取适当的措施，以及鉴于感染传播的未来发展存在不确定性，如何合理地确定遏制程度。典型的行动过程通常涉及等待直至达到关键条件，然后以此为依据采取严格的限制性措施。基于关键的观察结果，即使预期感染平均呈指数增长，过程的随机演变（如感染扩散）也具有有限的灭绝概率，因此我们提出了一种遏制策略，该策略综合了相对温和的措施（通常易于被公众接受，在政客中更受欢迎），以及一些国家为了避免传染病的灾难性传播而不得不实施的最大限制锁定策略。我们提出的策略涉及在国家中划分城市和地区，并在此类子种群的级别实施遏制。由于我们的分析是基于少量数据（相关数据取自2020年3月17日德国报告的感染病例），因此这也意味着对相对较小的社区（村庄，城市，部分大城市）采取严厉的隔离措施具有双重益处，即使这些地方当时看起来受影响尚不成比例，却可以避免将来可能采取的严厉措施。

受控Covid-19流行病传播中的

Oswald增长率与量子复杂物质

的阻滞增长中的Oswald增长率

原文标题：

Oswald growth rate in controlled Covid-19 epidemic spreading as in arrested growth in quantum complex matter

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08868

作者：

Antonio Bianconi, Augusto Marcelli, Gaetano Campi, Andrea Perali

摘要：在这里，我们重点研究在已采取不同遏制政策的国家中，Covid-19流行病传播增长的数据分析。众所周知，在大流行蔓延的门槛下，增长是指数级的，时间Td在1.8到2.8天之间加倍。但是，尚不清楚不同的遏制政策如何确定不同的流行病增长曲线。我们已使用我们的技术研究了量子复合氧化物和生物系统中失衡的生长过程，使用其量化阈值后头28天三个国家Covid-19大流行的数据。我们确定了第一阈值前阶段，第二阈值阶段和第三逮捕阶段。第三阶段遵循奥斯特瓦尔德（Ostwald）规则，在一段时间内，一个阶段转换为具有相似自由能的另一亚稳态阶段。以前在层状钙钛矿中氧间隙扩散和蛋白质结晶中观察到类似的阻滞生长过程。结果提供了对不同遏制政策效率的定量度量，这将对控制当今Covid-19全球大流行的蔓延非常有帮助。

智能本地能源系统的

系统影响的早期见解

原文标题：

Early Insights into System Impacts of Smart Local Energy Systems

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08388

作者：

Marko Aunedi, Tim Green

摘要：当部署了智能本地能源系统（SLES）时，已使用整个系统的投资优化模型来检查满足电力需求的总成本的变化。我们的假设是，SLES与其他功能一起，通过需求侧响应（DSR）增强了电力消耗的灵活性，并促进了本地储能的使用。我们发现，随着SLES的灵活性，诸如海上风能之类的可变可再生能源可以取代牢固但价格昂贵的低碳能源，如CCS。考虑到2030年的目标是100 gCO2 / kWh的排放量，相对于没有SLES的情况，SLES渗透率10％可以使总成本每年减少 pounds 12亿英镑，而如果将SLES的渗透率提高到50％，则节省的费用将增加两倍，达到英镑每年28亿英镑。在2040年更严格的25 gCO2 / kWh排放限制下，对于10％的SLES吸收，每年可节省29亿英镑/年，而对50％的吸收则可节省三倍，至87亿英镑/年。这些结果证明了启用DSR的成本低于 pounds 100 / kW，并且直到不到不可能的 pounds 5,000 / kW时，节约的成本才被取消。即使无法实现2040年风能成本的预期降低，用风能替代CCS所节省的成本仍然可观。SLES提供的灵活性所带来的成本节省会受到通过其他方式实现国内DSR的影响。到2040年，非SLES DSR的采用率达到20％，仍然可以使SLES以50％的渗透率每年节省68亿英镑的成本（比87亿英镑/年的成本降低20％）。

旅行者模型中的广播时间

原文标题：

On Broadcasting Time in the Model of Travelling Agents

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08501

作者：

Reaz Huq, Bogumil Kaminski, Atefeh Mashatan, Pawel Pralat, Przemyslaw Szufel

摘要：考虑以下在连接图 G =（V，E）上运行的广播过程。假设 k  ge 2 主体从均匀且独立地从 V 中选择的顶点开始。其中一个座席有一条消息，她想与其他座席通信。所有主体都对 G 执行独立的随机遍历，并且当知道该消息的主体遇到一个不知道该消息的主体时，就会传递该消息。广播时间  xi（G，k）是将消息传播到所有主体所需的时间。我们的最终目标是更好地了解在大城市道路的真实世界网络上运行的广播过程，这可能会为将来的自动驾驶汽车和联网汽车的行为提供一些启示。由于道路网络的复杂性，必须在实际应用中使用模拟研究这种现象。在本文中，我们在最简单的情况下研究过程，即完整图的族，因为在这种情况下，该问题在分析上很容易解决。我们为  xi（K_n，k）提供了严格的界限，几乎在参数 k 的整个范围内渐近成立。这些理论结果揭示了有趣的关系，同时也有助于理解和解释我们在更现实的网络中观察到的行为。

基于2跳路径拓扑

特征的双向链路预测

原文标题：

Bipartite Link Prediction based on Topological Features via 2-hop Path

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08572

作者：

Jungwoon Shin

摘要：很多实际系统可以建模为双向网络。线性图自动编码器（LGAE）是最强大最简单的链路预测方法之一，它在诸如链路预测和节点聚类之类的具有挑战性的任务上性能优异。LGAE依靠图的邻接矩阵的简单线性模型学习节点的向量空间表示。在本文中，我们考虑节点属性不可用情况下双向链路的预测。当使用LGAE时，我们提出将重建的邻接矩阵与对称归一化的训练邻接矩阵相乘。我们将这样形成的2跳路径作为预测的邻接矩阵用来评估模型的性能。在合成数据集和实际数据集上的实验结果表明，我们的方法在12个双向数据集中的10个中始终优于图自编码器和线性图自动编码器模型，并在其他2个两方数据集中表现也很具有竞争力。

动态行程时间信息对驾驶员

路线选择行为影响的实验研究

原文标题：

Empirical Study of Effect of Dynamic Travel Time Information on Driver Route Choice Behavior

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08768

作者：

Jinghui Wang, Hesham A. Rakha

摘要：本文的目的是研究行程时间信息对驾驶员日常驾驶路线选择行为的影响。我们设计真实的实验旨在研究一段时间内当为参与者提供动态更新的行程时间信息（平均行程时间和行程时间方差）之后，他们如何在五个起点-终点对的两个替代路线之间进行反复选择。结果表明，历史行程时间信息平均可将行为合理性提高10％，并减少在增益域中增加风险并探索的惯性趋势从。此外，当驾驶员经验有限时，预期行程时间信息比行程时间方差信息在增强理性行为方面更有效。但是，在驾驶员对路线有足够的了解之后，与这两种信息相关的行为差异就变得微不足道了。结果还表明，当驾驶员缺乏经验时，速度较快的、不靠路线要比速度较慢的、可靠路线更具吸引力。但是，驾驶员经验的积累到一定程度时便不愿成为承担风险，他们将更愿意走更可靠的路线。此外，信息对驾驶员行为的影响因参与者和路线而异，这在很大程度上取决于个人性格和路线特征。

重新分配系统和PRAM

原文标题：

Redistribution Systems and PRAM

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08783

作者：

Paul Cohen, Tomasz Loboda

摘要：重新分配系统在规则的控制下迭代地在组之间重新分配质量。PRAM是用于构建重新分发系统的框架。我们讨论了再分配系统，基于主体的系统，隔离模型和贝叶斯模型之间的关系。PRAM通过将它们重新配置为重新分发系统，从而将基于主体的模型置于良好的概率基础上。这提供了集成基于主体和概率模型的基础。pram扩展了概率关系模型的主题，并提出了推论，以将动力学模型和仿真结合在一起。我们以流行病学实例说明PRAM。

通过延迟的互信息

识别复杂网络的拓扑

原文标题：

Identification of complex network topologies through delayed mutual information

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08792

作者：

Pierre-Alain Toupance, Bastien Chopard, Laurent Lef èvre

摘要：本文回顾了延迟的互信息和多信息的定义。展示了如何将延迟的互信息用于重构由一些未知的无标度图及其相关的局部动力学生成的交互拓扑。延迟的互信息也可用于解决社区发现问题。在论文中使用在无标度图上定义的概率投票模型作为示例进行说明。

中国生物医学研究人员的

心血管风险和工作压力：

一项观察性大数据研究方案

原文标题：

Cardiovascular risk and work stress in biomedical researchers in China: An observational, big data study protocol

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08800

作者：

Fang Zhu, Qian Zhang, Hao Chen, Guocheng Shi, Chen Wen, Zhongqun Zhu, Huiwen Chen

摘要：简介：互联网技术可以加强数据收集和集成，并已广泛用于公共卫生研究中。有必要应用这项技术来进一步研究生物医学研究人员的行为和健康状况。研究人员和临床医生开发了基于浏览器的扩展程序，以促进对研究人员的行为和心理数据的收集和分析。该方案说明了一项观察性研究，旨在（1）表征中国生物医学研究人员的健康状况，并评估工作压力，工作满意度，角色冲突，角色歧义和家庭支持；（2）确定工作，行为和健康之间的关联；（3）调查行为与心理状态之间的关系。我们的发现将有助于理解工作，工作环境和家庭支持对生物医学研究人员心理和身体健康的影响。方法与分析：这是一项前瞻性观察研究；所有候选人都将从中国招募。参与者将在其Internet浏览器上安装扩展程序，该扩展程序将在访问PubMed时收集数据。每六个月将基于网络的调查发送到用户界面，其中涉及社会人口统计学变量，感知压力量表，工作满意度量表，角色冲突和歧义量表以及家庭支持量表。机器学习算法将分析每天访问期间生成的数据。伦理与传播：本研究获得了上海儿童医学中心伦理委员会的伦理批准（参考号SCMCIRB-K2018082）。研究结果将通过同行评审的出版物和会议演讲进行传播。

文本挖掘形式心理

网络重构了社交媒体中

公众对STEM性别差距的认知

原文标题：

Text-mining forma mentis networks reconstruct public perception of the STEM gender gap in social media

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08835

作者：

Massimo Stella

摘要：心态重建图描绘了个人如何构造和感知知识，这是通过研究语言及其在人脑（即心理词典）中的认知反射而展开的图。文本形式心理网络（TFMN）是引入的玻璃箱，用于从文本数据中提取，表示和理解拉丁语“ forma mentis”的思维模式结构。TFMN将网络科学，心理语言学和大数据相结合，成功地在基准文本中无需监督就确定了相关概念。一旦得到验证，TFMNs将被用于科学领域性别差距的案例研究，这与最近的研究与扭曲的观念紧密相关。着重于社交媒体感知和在线讨论，这项工作分析了10,000条相关推文。“性别”和“差距”引起了大多数人的积极感觉，并产生了信任/欢乐的情感特征和语义联想：庆祝成功的女科学家，将性别差距与工资差异相关联，并希望未来解决。对“女人”的理解突出了关于在科学中“牺牲个人成功技能”的关于女性的性骚扰和刻板印象威胁（隐性认知偏见的一种形式）的讨论。对“人”的重新构想突显了社会用户对男性在科学上的优越性神话的认识。在“人”周围没有发现愤怒，这表明以性别为中心的话语在没有性别的情况下变得不那么紧张。在网上没有发现对“科学家”的刻板印象，这与现实世界的调查有所不同。总体分析认为，在线交流促进了对性别差异的大多数定型，积极/信任的感知，意识到了内隐/外在的偏见，并有望缩小差距。TFMN为研究不同群体的观念开辟了新途径，为决策提供了详细的数据基础。

中东和北非地区与欧洲对比：

土地使用，核电和输电扩展

对可再生电力系统成本的影响

原文标题：

MENA Compared to Europe: The Influence of Land Use, Nuclear Power, and Transmission Expansion on Renewable Electricity System Costs

地址：

http://arxiv.org/abs/2003.08882

作者：

Hanna Ek Fälth, Dan Atsmon, Lina Reichenberg, Villhelm Verendel

摘要：几乎所有零碳电力系统的研究都考虑了欧洲和美国。在本文中，我们将重点放在中东和北非（MENA），那里的气候条件（尤其是太阳能）与欧洲的气候条件有很大不同。我们使用具有隔夜投资的绿地线性容量扩展模型来评估以下方面对系统成本的影响：（i）限制/扩展风能和太阳能农场的可用土地数量；（ii）允许使用核电；（iii） ）不允许进行国际传播。这是在太阳能光伏和电池存储的三种不同成本制度下完成的。我们发现：-风电场和太阳能农场的可用土地数量会对系统成本产生重大影响。由于可用土地减少，我们发现成本增加了0-50％。在中东和北非地区，对系统成本的影响在很大程度上受到光伏和电池成本制度的影响，而欧洲并非如此。-允许核能对中东和北非地区几乎没有影响，同时可以将欧洲的系统成本降低多达23％。在欧洲，是否允许使用核电对系统成本的影响在很大程度上取决于光伏和电池成本制度，而中东和北非情况并非如此。-在欧洲和中东和北非地区，禁止国际传输将使成本增加多达25％。成本增加取决于光伏和电池的成本制度。因此，脱碳电力系统的这三个有争议的部分对系统成本的影响各不相同，取决于（i）地区和（ii）太阳能光伏和储能的未来成本不确定。我们得出的结论是，不论成本制度如何，中东和北非地区的可再生能源系统比欧洲的成本更低。在中东和北非地区，系统成本在37至83欧元/兆瓦时之间。在欧洲，系统成本在43至89欧元/兆瓦时之间。

来源：网络科学研究速递

编辑：张爽

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