复杂系统可靠性实验室
复杂网络

李大庆 / Daqing Li

北京航空航天大学研究员、博士生导师
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复杂系统可靠性
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交通网络、信息网络、社交网络、金融网络、甚至大脑网络等系统作为支撑系统正常运行的“动脉”,都具有典型的网络结构,且主要用来运输各类流量(物质、能量、信息)。这些网络系统频繁受到内部故障或者外部攻击的影响,交通瘫痪、谣言传播、信用崩溃等是各类网络的主要失效或者威胁模式(统称为网络故障)。这些关键基础网络具有一般系统不具备的特点:包含大量元素、多层次耦合、非线性动态演化、故障涌现等等。用传统的可靠性手段去分析或计算这些复杂网络的可靠性和脆弱性,就可能遇到故障无法定位或“指数爆炸”等问题,导致实际可靠性管理投入较大而收效甚微:据统计美国发生大停电的频率二十几年来未曾降低,甚至停电频率在高峰时段有所增加(P. Hines et al., Energy Policy, 2009)。 如果把这些网络看成是机械化和信息化的“森林”,风险或故障就是威胁这个森林安全的“火”。在大多数网络中,这些“火”往往沿着隐性的功能耦合轨迹传播。了解森林火灾中火的传播行为可以帮助我们建立有效的缓解策略,从而指导在火灾发现后及时隔离并消除起火。尽管在实际中各类复杂系统的故障传播造成的损失往往比森林火灾大得多,我们依然对复杂系统的故障规律缺乏深入了解。
方向介绍
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研究方向

2021-01-22
针对交通网络、社交网络、信息网络等典型的复杂系统,运用复杂网络等理论来提取知识和形成智能成为解决问题的关键。基于时空大数据分析和预测,建立相应的经济、规划、应急、安防等商业决策和公共资源配置的决策支持,构建现代社会运行管理诊断、评估、优化与...
亮点成果
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安卓操作系统中函数调用网络的可靠性演化

2021-01-21
本文基于渗流方法,对不同层次的Android操作系统的功能调用图进行了分析。操作系统网络在函数节点颗粒度下基于度的渗流时更脆弱,而在社团角度分析时,基于强度的渗流下更脆弱。此外,我们发现尽管内核网络的拓扑属性随着不同的内核发行版本而发展演化...

空间嵌入式网络的维度

2021-01-21
在本文中,我们研究了空间嵌入式网络模型,并展示了如何确定其维度。我们发现尽管全球航空公司网络和Internet嵌入了二维空间,但是它们的维度大约分别为3和4.5。

空间嵌入式网络中级联过载故障的时空传播

2021-01-21
在本文中,基于空间嵌入式网络,我们分析了级联过载故障的时空传播行为。我们发现级联过载故障以近似恒定的速度从初始故障的中心径向传播。

由中枢性睡眠呼吸暂停引起的神经元兴奋性与睡眠-觉醒随机性的增加

2021-01-21
在本文中,通过对中枢性睡眠呼吸暂停(CSA)患者的睡眠觉醒时序的研究,我们揭示了其潜在的神经元机制。我们发现CSA患者的睡眠唤醒表现出特征性的时间尺度(即指数分布),与健康睡眠中觉醒的尺度不变(即幂律)分布相反。我们认为其背后的神经元机制是...