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      網絡科學推動 對現象建模,對未來 期待更多收獲
      發布人:yuanlu發布時間:2021/3/26 2:01:00

               系統科學,顧名思義是研究系統的科學。正如最早使用系統科學一詞的美籍奧地利生物學家貝塔朗菲(如右圖)指出,系統是相互聯系相互作用的若干組成部分的綜合體。系統論的觀點強調研究對象的整體性、關聯性、層次性以及動態性。由定義可以看出系統的三個基本組成,即組分,聯系以及整體功能。從科學和定量的角度研究系統,自然容易想到用圖模型來表示系統的抽象結構。然而數學上的圖論研究對象與系統有著諸多區別,例如系統可以是無窮大的,系統論也允許并研究時間變化情形,系統組分間可以有多種關系存在。因此,復雜網絡的概念就應運而生。寬泛來講,復雜網絡是復雜系統各組成部分之間相互作用的連通模式和強度的表示。從網絡的角度來建模系統,是結構決定功能思想的體現。用節點表示系統的組分,用邊表示組分的相互作用,忽略組分個體的差異,更多地強調系統各組分間的相互作用以及系統整體的功能表現,與系統論的思想十分契合。復雜系統與復雜網絡互相協調補充,但又不完全重復。1998年6月,時為美國康奈爾(Cornell)大學理論與應用力學系博士生的Watts及其導師非線性動力學專家Strogatz教授在《Nature》雜志上發表題為:“‘小世界’網絡的集體動力學”的文章。1999年10月,時為美國Notre Dame大學物理系教授的Barabási及其學生Albert在《Science》上發表題為“隨機網絡中標度的涌現”的文章。這兩篇開創性的文章標志著新視角下網絡科學的興起?!靶∈澜纭迸c“無標度”兩類重要現象的發掘和演繹,證實了各類真實網絡某些重要的共同普遍的性質,在世紀之交激發了網絡科學研究熱潮。網絡科學以復雜網絡為研究對象,吸收了來自圖論、線性代數、動力學系統、優化、統計物理、概率論、統計學以及計算機科學等多個領域的方法,成為一個蓬勃發展的嶄新交叉學科。


      1.生物科學中的復雜網絡                        2.計算機科學中的復雜網絡


      3.社會科學領域中的復雜網絡                  4.控制科學中的復雜網絡


              興起于世紀之交的網絡科學對于復雜性科學的研究產生了極大的推動作用,在揭示系統復雜性產生機理、認識系統復雜性涌現規律、控制系統復雜性突變影響等方面提供了許多新的重要方法。經過二十年蓬勃發展后,網絡科學將進入下一個關鍵的十年。在新的發展階段,網絡科學迫切需要更多數學家的加入,為定量化地描述復雜系統的結構和動力學做出跨學科的努力。相信未來隨著更多數學理論工具的引入,網絡科學必將能對更多的現象進行更貼合實際的建模,預期會收獲更豐盛的成果。


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