協(xié)作網(wǎng)絡演化動力學模型研究.pdf

1、現(xiàn)實中，由個體間通過自發(fā)調(diào)整協(xié)作關系而形成的協(xié)作網(wǎng)絡（如科研協(xié)作網(wǎng)絡、開源軟件開發(fā)者網(wǎng)絡等）在求解復雜社會經(jīng)濟問題方面具有個體難以比擬的優(yōu)勢。大量實證研究表明這類協(xié)作網(wǎng)絡求解復雜問題的能力同其成員間不斷協(xié)調(diào)的過程，以及所引發(fā)宏觀網(wǎng)絡的結構與演化過程密切相關，并且往往具有顯著的社區(qū)結構與小世界特征。然而，雖然在過去的二十余年學界針對協(xié)作網(wǎng)絡的社區(qū)與小世界結構的形成及演化開展了大量研究，但迄今人們對于協(xié)作網(wǎng)絡的多社區(qū)小世界結構的形成機理及演

2、化規(guī)律的認識還有待進一步深化。特別是，對于多社區(qū)小世界網(wǎng)絡的形成，目前學界主要歸因于社會資本視角下的結構鑲嵌與結構洞兩種協(xié)作關系形成機制的組合;而另有實證研究表明協(xié)作關系的建立與個體基于屬性狀態(tài)相似性（或差異性）的傾向性交互密切相關。本文認為個體基于屬性狀態(tài)相似性（或差異性）的傾向性交互對于協(xié)作關系的形成，繼而促使協(xié)作網(wǎng)中絡多社區(qū)小世界狀態(tài)涌現(xiàn)的作用不應忽視，尤其是Homophily、Heterophily、以及社會學習機制共同作用下協(xié)

3、作網(wǎng)絡的結構及演化問題還值得進一步探討。因此，在對已有相關研究進行梳理的基礎上，本文采用動力學模型研究與數(shù)據(jù)分析相結合的方式，對上述三種機制下協(xié)作網(wǎng)絡的結構及演化進行了考察。
　　首先，本文檢測了結構鑲嵌與結構洞機制對于網(wǎng)絡結構形成的作用，并得出這兩種機制下模型生成網(wǎng)絡難以形成穩(wěn)定的小世界狀態(tài)，且不具有顯著的社區(qū)結構。進而，本文構建了基于Homophily、Heterophily、以及社會學習機制的協(xié)作網(wǎng)絡演化動力學模型，在網(wǎng)絡規(guī)

4、模恒定的情景下，對這三種機制與網(wǎng)絡結構形成之間的關系進行了全面的考察。數(shù)值實驗結果顯示，Homophily機制促使相似個體匯聚，繼而形成社區(qū)結構;Heterophily機制引發(fā)跨社區(qū)連接的建立;社會學習促使相似個體屬性狀態(tài)趨同，導致由相似個體構成的社區(qū)內(nèi)部邊密度增大，對社區(qū)結構具有強化作用。因此，在這三種機制的共同作用下，特別是Homophily與Heterophily機制的一定組合下，模型生成網(wǎng)絡呈現(xiàn)出穩(wěn)定的多社區(qū)小世界狀態(tài)，這一結果

5、在填補了現(xiàn)有研究對于這些機制缺乏綜合性探討的同時，從個體基于屬性狀態(tài)相似性（或差異性）的傾向性交互視角闡明了協(xié)作網(wǎng)絡中多社區(qū)小世界結構的形成機理。
　　其次，在明確了Homophily、Heterophily、以及社會學習機制對于網(wǎng)絡結構形成不同作用的基礎上，本文進一步構建了基于Homophily與Heterophily組合機制的協(xié)作網(wǎng)絡演化動力學模型，研究了在網(wǎng)絡規(guī)模不斷增長的情景下模型生成網(wǎng)絡的結構及演化過程。研究結果表明，在

6、模型生成網(wǎng)絡由分散狀態(tài)逐漸匯聚為“中央—邊緣”結構的演化過程中，可根據(jù)“中央”（最大連通子圖）的結構變化將模型生成網(wǎng)絡的結構依次區(qū)分為分散網(wǎng)絡、鏈式結構、以及多社區(qū)小世界網(wǎng)絡三種狀態(tài)。這一結果不僅彌補了相關工作中對于協(xié)作網(wǎng)絡演化規(guī)律缺少明確理論研究的不足，也對協(xié)作網(wǎng)絡結構及演化相關理論的完善具有推動作用。
　　最后，本文將“合作演化”與“復雜網(wǎng)絡”研究領域的合著網(wǎng)絡、以及Linux內(nèi)核開發(fā)參與者網(wǎng)絡作為現(xiàn)實協(xié)作網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分析實例，對

7、其結構及演化過程進行了考察。分析結果顯示所選取的三個現(xiàn)實網(wǎng)絡均存在由分散到匯聚為“中央—邊緣”結構的演化過程，并且各自的最大連通子圖均會由一個小規(guī)模的聚簇逐漸形成一種鏈式結構，最終演化為兼具多社區(qū)小世界結構與層次結構的網(wǎng)絡，相應三個現(xiàn)實網(wǎng)絡在演化過程中依次呈現(xiàn)出分散網(wǎng)絡、鏈式結構、以及多社區(qū)小世界網(wǎng)絡三種不同的狀態(tài)。這一結果不僅說明本文所考察的這類協(xié)作網(wǎng)絡可能具有共性的結構特征與演化模式，同時也是對已有數(shù)據(jù)分析工作的很好補充。進而，數(shù)據(jù)