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复杂网络软件分析与评价*
□ 胡长爱 朱礼军 / 中国科学技术信息研究所 北京 100038
摘要:如今,复杂网络数据规模膨胀,文字和表格已无法展现其内部结构,同时妨碍了复杂网络
隐藏信息的挖掘,复杂网络分析工具的产生解决了上述难题。文章归纳总结了复杂网络理论的基本内
容,在广泛调查现有复杂网络处理软件的基础上,分析比较了各个软件的功能,提出量化评价指标,
并对各个软件进行分析评价。
关键字:复杂网络,分析软件,特征参数,评价模型
DOI:10.3772/j.issn.1673—2286.2010.05.007
1 引言 2 复杂网络软件的分析
复杂网络理论的系统研究源于20世纪60年代匈牙 从整个复杂网络的发展看,社会网络的研究起到
利数学家Erdös和Rényi建立的随机图理论。随着小世界 了很大的促进作用,很多复杂网络的软件是因为社会
模型、无尺度网络模型在20世纪末被提出来,人们对 网络分析的需求而发展起来的。目前,复杂网络软件
来 自不同领域的大量实际网络的拓扑特征进行了广泛 的数量已经很可观了,尤其是一些学术的可以免费获
的实证性研究,复杂网络逐渐成为各个学科领域的研 得的软件。这些软件的不同首先在于数据处理能力和
究热点。为了方便有效地研究复杂网络,各类研究软 计算速度上的区别。例如Igraph[8]可以处理上百万个
件不断产生,如GUESS[1] 、NetVis[2] 、Paj ek[3]等等。本 数据点,Paj ek 、NetMiner 3 的数据处理能力也能达到
文重点以Paj ek 、UCINET[4] 、NetworkX[5] 、NetMiner 3[6] 百万级,但UCINET[9] 的上限却只有三万多个数据点。
为代表,比较分析复杂网络软件的特点和发展现状, 另一个区别在于能否进行可视化。可视化可以说是复
为复杂网络软件的选用提供依据。 杂网络工具发展的一个重要的趋势。Paj ek 、NetMiner
复杂网络,简而言之即呈现高度复杂性的网络。 3等很多软件都具有可视化的功能。其他比较著名的
[7] [9] [10]
其复杂性 主要表现在以下几个方面:1)结构复杂: 可视化工具还有GDToolkit ,NETDraw 等。它解决
表现在结点数 目巨大,网络结构呈现多种不同特征。 了文字和表格无法表达复杂的网络结构问题,也为挖
2 )网络进化:表现在结点或链接会随着时间的变化而 掘网络内部有价值的信息提供了帮助[12] 。除以上两点
产生或消失。3 )链接多样性:结点之间的链接权重存 外,软件的直观易用,支持文档的可获得性和可理解
在差异,且有可能存在方向性。4 )动力学复杂性:结 性,也直接影响着软件的选用。这些区别主要缘于软
点集可能属于非线性动力学系统,结点状态可能会随 件设计者对软件功能的定位不同,及 自身的知识背景
时间发生复杂变化。5 )结点多样性:复杂网络中的结 的差异。
点可以代表任何事物,同一个网络可能存在代表不同
事物的结点。6 )多重复杂性融合:即以上多重复杂性 2.1 典型复杂网络软件的研究
相互影响,导致更为难以预料的结果。实际的复杂网
络会受到多种因素的影响和作用,各种网络之间密切 复杂网络的特性是由一些特征参数进行描述的,
的联系也会使它们相互产生影响,从而加大对复杂网 主要包括结点度、介数、接近度、平均路径长度、聚
络分析的
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