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天理学术 | 2020年天津市自然科学二等奖：复杂网络驱动的群体智能与传播行为决策分析

大学作者：天津理工大学 2021-06-04 23:52:14

日前，天津市人民政府发布了《关于颁布2020年度天津市科学技术奖的决定》（津政发〔2021〕10号），我校8项科技成果获得天津市科学技术奖励。从本期开始，官微将陆续推介这些科技项目，聚焦成果背后重德重能做人、求实求新干事的天理学术团队。

团队情况

获奖项目团队包括我校成员：教授2名（夏承遗，王劲松），副教授3名（王娟，王莉，孙世温）；项目组成员还有讲师1名（张志鹏）、博士生4名（王志双、李晓鹏、殷倩、韩威威）。项目组依托于我校“学习型智能系统”教育部工程研究中心、计算机视觉与系统”教育部重点实验室和“智能计算机及软件新技术”天津市重点实验室等3个省部级研究平台，主要从事复杂系统与复杂网络的建模与分析、疾病传播、演化博弈论、离散事件系统分析与控制、医疗影像数据分析与处理等方向的研究工作。

研究团队在IEEE Trans. Cybernetics, IEEE JSAC, Phys. Rev. X, IEEE Sys. Journal, IEEE Trans. Circuits & Sys. II, Inf. Sci., KBS, Nonlinear Dyn.等刊物上发表100余篇论文。相关研究获得国家自然科学基金，天津市自然科学基金，天津市“131”创新人才培养工程、天津市特聘教授等基金与人才项目支持。研究成果在Web of Science中被SCI期刊他引1400余次，多篇入选ESI高被引以及热点论文。

项目介绍

随着人类活动日益网络化和智能化，探索网络环境下的群体合作行为与新兴传染性疾病的传播规律是当前人类社会面临的巨大挑战。本项目基于复杂网络理论，构建不同的演化博弈和疾病传播模型，分析复杂网络上群体智能与传播行为决策自组织过程与临界相变特性，为大规模网络系统合作演化与规律的探索、各种传染性疾病（如新冠肺炎）、计算机病毒的防控以及社会舆情的监测与应对等提供科学的理论依据。

项目内容包括

针对真实网络化系统中个体连接与声誉特性的异质性，研究具有空间结构和多层耦合网络化群体上的合作动力学行为，突破传统均匀拓扑的限制，揭示不同的耦合特征与异质性对最优群集和耦合团簇演化的影响。

针对复杂网络传播行为的动态传播过程和微观组织规律，分别利用平均场逼近理论与渗流理论，精确建模复杂拓扑环境下行为传播的时空特性和传染临界特征，定性分析网络环境下行为传播的时空特性和临界相变规律。

针对群体智能的行为传播及其伴随的社交网络信息扩散的耦合动力学，构建信息扩散与行为传播的反馈环路，揭示信息扩散对行为传播阈值的影响机制。

项目取得的主要成果

（1）提出了基于网络异质性连接特征的演化博弈动力学，以精确刻画群体智能与行为决策的自组织过程。

（2）构建了网络驱动的群体传播行为决策理论，以定性分析网络环境下感染传播的时空特性和临界相变规律。

（3）建立了信息扩散-感染传播耦合动力学模型，以准确预测社交网的信息扩散和群体行为的感染传播共演化模式。

本项目利用复杂网络建模的方法，探究了个体异质、决策时延、拓扑演化等对网络环境下群体演化动力学的作用机制，解决了群体合作行为难理解、传染规模与爆发阈值难计算和社会舆情难追踪等问题，形成了网络化群体智能与传播行为决策分析的新方法。研究成果多次被欧洲科学院院士，中国工程院院士、IEEE Fellow 等知名学者在 Nature子刊, IEEE汇刊等知名期刊正面引用与评价。

来源 |计算机科学与工程学院

编辑 |杨靖雯方宇龙

责任编辑 |杨靖雯方宇龙

审核 |徐岩于晓蕾

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