复杂网络上的自组织临界性——神经元网络和南京交通流研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ktaxx01
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
我们用复杂网络的方法研究了两个实际系统----大脑神经元网络和南京市地面交通系统。这两个毫不相关的系统具有共同的物理性质----自组织临界性。   在第二章中,我们从统计物理角度研究了2维小世界神经元网络模型的自组织临界性和标度行为,得到了异于前人的结果:最小壁垒值及首回归时间的概率分布甚至全回归时间分布均存在标度关系;随完全不应期Tr的增大,雪崩规模分布的幂律指数σ(Tr)减小,这与一维小世界上的结果相反;随断边重连概率φ的增加,雪崩规模分布的幂律指数σ(φ)减小,破坏了首回归时间的概率分布及全回归时间分布的幂律行为;全回归时间分布的功率谱为幂律分布,且   幂律指数为0.71。结果说明网络的骨架维数和拓扑结构对网络的功能性质具有重要影响,二维小世界神经元网络模型成功展现了系统的自组织临界性。   第三章中,我们首先建立了南京城市交通图的对偶图,用节点表示街道,连边表示它们之间的交叉关系。我们发现对偶图为带有无标度特性的小世界网络。然后我们建立简单的行车模型规则用以探讨不同的车流状态性质。车辆的始发地点与目的地根据节点度的权重大小选取,车辆的排队规则为先进先出,前进过程中遵循次近邻规则。通过数值计算,我们求得了网络负载Nv、到达目的地的车辆数量Nd、离开当前节点队列的车辆数量Nm的时间序列和两个全局统计量:车辆的行驶时间分布P(Tt)、等待时间分布P(Tw),找到了车辆自由流状态的自组织临界性质。我们发现车辆产生率R的增大破坏车辆行驶时间的幂律分布。计算网络负载时间序列的功率谱发现,它们均为幂律分布,R的增大使得系统中的长程的时间关联性逐渐消失。 从功率谱的幂律指数φ与R的关系发现,当R≈0.5时,幂律指数φ值存在突变,所以临界车辆产生率Rc≈0.5。最后给出网络上的交通动力学示意图和连边负载fij的分布及网络上交通拥塞模式。
其他文献
大量的工业过程(如燃烧、流体、化学反应等)、大气测量、环境检测等许多领域要求对微小粒子的形状、浓度、光学特性及尺寸分布进行快速准确的测量。粒度分析的光散射法以其快
得益于在太阳能转化和环境治理方面的巨大应用前景,近几十年来TiO2的光催化性质受到了广泛的关注与研究。在众多的研究手段中扫描隧道显微镜(STM)以其超高的实空间分辨率,可以
复杂网络结构与同步间的关系是近年来复杂网络研究的热点,在近几年大量研究结果的基础上,目前很多学者开始考虑如何提高网络的同步能力,以方便人们更好地控制网络的同步,如交通堵
近年来,稀土掺杂的无铅压电陶瓷作为一种同时具有压电效应和荧光效应的新型多功能材料,在探测器、传感器及智能显示等领域具有广泛的潜在应用价值。适量的稀土掺杂不仅可以帮助压电陶瓷提高压电性能,同时可以获得优异的荧光性能。目前,关于稀土掺杂无铅压电陶瓷的研究主要集中在通过掺杂改善压电陶瓷的压电性能,而对于稀土掺杂无铅压电陶瓷的荧光性能与材料组分、极化电场以及温度之间的研究报道还较为少见。本论文的主要工作是
纳米结构由于新颖的物理、化学和催化等特性以及在纳米器件中的潜在用途成为当今材料领域中十分重要的研究对象。水热法是指在特制的密闭反应容器里,采用水溶液作为反应介质,
近年来,由于量子尺寸效应和表面效应,半导体量子点已成为人们研究的热点。量子点是一种由II-VI族和III-V族元素组的纳米颗粒,它具有尺寸依赖的电学和光学性能,在发光二极管,非性光
本文首先详述了热电现象、热电材料的发展历史、热电材料的研究进展,选择了氧化物NaCo2O4作为我们的研究对象。NaCo2O4是一种层状化合物,由导电层和隔热层交替重叠而成,这种材料