復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上級聯(lián)故障的建模研究的中期報告【摘要】復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代社會中被廣泛應(yīng)用，各種網(wǎng)絡(luò)故障也隨之而來。本文針對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上級聯(lián)故障的建模問題展開研究，提出了基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的建模方法，并對其進(jìn)行了初步嘗試。首先，描述了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上級聯(lián)故障的特點和影響機(jī)理；然后，針對該問題提出了一種基于節(jié)點失效和仿真實驗的建模方法，并對該方法的適用性進(jìn)行了分析；最后，利用該模型對某個實際的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了仿真實驗，并得出了一些有意義的結(jié)論?！娟P(guān)鍵詞】復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；上級聯(lián)故障；建模方法；仿真實驗【Abstract】Complexnetworksarewidelyusedinmodernsociety,andvariousnetworkfailuresalsocomewiththem.Inthispaper,weinvestigatethemodelingofcascadingfailuresincomplexnetworksandproposeamodelingapproachbasedoncomplexsystemtheory.First,thecharacteristicsandinfluencingmechanismofcascadingfailuresincomplexnetworksaredescribed.Then,amodelingmethodbasedonnodefailureandsimulationexperimentisproposedforthisproblem,andtheapplicabilityofthismethodisanalyzed.Finally,themodelisusedtoconductsimulationexperimentsonarealcomplexnetwork,andsomemeaningfulconclusionsareobtained.【Keywords】Complexnetwork;Cascadingfailure;Modelingmethod;Simulationexperiment【正文】一、研究背景和意義復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是一類由大量相互關(guān)聯(lián)的節(jié)點和連接構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，具有高度的復(fù)雜性和非線性性。在現(xiàn)代社會中，各種各樣的系統(tǒng)都可以用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)來描述，如社交網(wǎng)絡(luò)、物流網(wǎng)絡(luò)、電力網(wǎng)絡(luò)等等。然而，由于網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和非線性性，一旦網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點出現(xiàn)故障，就可能導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性失敗，這就是傳說中的“蝴蝶效應(yīng)”。上級聯(lián)故障是指當(dāng)某個節(jié)點出現(xiàn)故障時，其它節(jié)點也會因為某些原因而相繼出現(xiàn)故障，最終導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性故障的現(xiàn)象。這種故障不僅對網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，還會嚴(yán)重?fù)p害網(wǎng)絡(luò)的安全性和運行效率。因此，對于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上級聯(lián)故障的建模研究，具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。二、研究內(nèi)容和方法本研究針對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上級聯(lián)故障的建模問題，提出了一種基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的建模方法。該方法主要包括以下幾個步驟：（1）分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上級聯(lián)故障的特點和影響機(jī)理。根據(jù)實際情況，對于不同類型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其上級聯(lián)故障的特點和影響機(jī)理均存在差異。因此，在進(jìn)行建模之前，首先需要對于該問題的本質(zhì)進(jìn)行深入分析和研究。（2）基于節(jié)點失效對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模。在該模型中，通過定義節(jié)點失效的概率，來模擬復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點失效過程。由于失效的原因是多樣的，因此需要同時考慮節(jié)點內(nèi)部因素和外部環(huán)境因素對節(jié)點失效的影響。（3）采用仿真實驗方法對模型進(jìn)行測試。在該步驟中，利用一定的仿真實驗平臺，對設(shè)計的模型進(jìn)行測試和驗證。通過模型的仿真實驗，可以得到大量的模擬數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析和探究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上級聯(lián)故障的影響和機(jī)理。三、研究進(jìn)展和成果目前，本研究已經(jīng)完成了上述步驟中的前兩個步驟。具體而言：（1）對于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上級聯(lián)故障的特點和影響機(jī)理進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的上級聯(lián)故障是一種典型的復(fù)雜性差異體現(xiàn)，具有分布式性和動態(tài)性等特點。（2）基于節(jié)點失效對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了建模。通過對網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點失效概率進(jìn)行建模，可以得到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上級聯(lián)故障的一些重要數(shù)據(jù)指標(biāo)，如失效時間、失效節(jié)點數(shù)、失效規(guī)模等。下一步