网络科学与工程丛书：复杂网络协调性理论 [Theory of Coordination in Complex Networks] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈天平，卢文联 著

图书标签:

• 复杂网络
• 网络科学
• 协调性
• 工程
• 理论
• 系统科学
• 自组织
• 非线性科学
• 信息科学
• 控制论

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040382570

版次：1

商品编码：11365451

包装：精装

丛书名： 网络科学与工程丛书

外文名称：Theory of Coordination in Complex Networks

开本：16开

出版时间：2013-10-01

用纸：胶版纸

页数：233

字数：250000#

内容简介

　　协调性是复杂网络研究中的一类重要课题，是对复杂网络中一类动力学行为的概括，其本质是网络通过局部个体之间的相互作用实现整体的协调。《网络科学与工程丛书：复杂网络协调性理论》对复杂网络的协调性行为作了系统、全面和深层次的阐述，建立了一个统一的数学框架，把协调性行为放在不变Riemann子流形横向稳定性平台上进行研究。全书共10章，主要内容包括：复杂网络与复杂系统，数学准备，协调性与横向稳定性理论，耦合微分动力系统的同步，耦合映射网络的同步，复杂网络的同步能力，分群同步，多主体网络的一致性，复杂网络的牵引控制，总结、比较和讨论。
　　《网络科学与工程丛书：复杂网络协调性理论》内容丰富、理论严谨、概念清晰，澄清了耦合网络协调性中的一些认识误区，有助于复杂性科学与网络科学等领域的研究。《网络科学与工程丛书：复杂网络协调性理论》可作为相关学科研究生的教材，亦可作为相关领域研究者的参考手册。

作者简介

　　陈天平，复旦大学教授、博士生导师。1965年复旦大学数学系研究生毕业，师从著名数学家陈建功教授。1985年起为复旦大学教授。
　　在包括神经网络、非线性映照理论、盲信号分离、主成分分析、复杂网络等研究方面做出了突出的贡献。曾获2002年度国家自然科学奖二等奖，1998年度上海市科技进步奖一等奖，1998年度教育部科技进步奖一等奖，1997年度IEEE Transaction on Neural Networks杰出论文奖，1997年度日本神经网络学会最佳论文奖。所培养的多名博士生获上海市优秀博士论文奖，一人获全国优秀博士论文奖。
　　
　　卢文联，1978年出生，复旦大学数学专业学士（2000年）和应用数学专业博士（2005年）。2005-2007年，德国马克斯普朗克科学数学研究所博士后。现为复旦大学数学科学学院应用数学系教授，2012年作为欧盟委员会资助的玛丽一居里学者访问英国Warwick大学计算机系。2007年获全国百篇优秀博士论文奖，2008年获上海是自然科学二等奖（第二完成人），2011年获得亚太神经网络协会“青年研究者奖”。现担任IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems（2013-）和Neuocomputing（2009-）编委，以及International Journal on Bifurcation and Chaos（2010-）客座编委。研究方向包括：神经网络模型的数学方法及其应用、复杂系统与复杂网络理论和应用、非线性动力系统、计算神经模型和大脑影像数据处理等。

内页插图

目录

符号表

第一章 复杂网络与复杂系统
1.1 复杂网络的理论和模型
1.2 协调性行为
参考文献

第二章 数学准备
2.1 代数图理论和矩阵理论
2.2 具有不连续右端的微分方程
2.3 随机过程与随机动力系统
2.4 耦合复杂网络动力学模型
参考文献

第三章 协调性与横向稳定性理论
3.1 不变子流形的横向稳定性
3.1.1 确定性动力系统的横向稳定性
3.1.2 随机动力系统的横向稳定性
3.2 李亚普诺夫方法
参考文献

第四章 耦合微分动力系统的同步
4.1 线性耦合微分动力系统的同步
4.1.1 局部同步性
4.1.2 全局同步性
4.2 时滞的影响
4.2.1 时滞耦合系统局部同步
4.2.2 时滞耦合系统全局同步
4.3 非线性耦合动力系统的同步
参考文献

第五章 耦合映射网络的同步
5.1 耦合映射网络的同步分析
5.2 时变切换映射网络的同步
参考文献

第六章 定义复杂网络的同步能力
6.1 复杂网络的同步能力
6.2 网络拉普拉斯矩阵谱的分析
6.3 时变耦合拓扑结构的同步能力
6.4 自适应反馈算法
参考文献

第七章 分群同步
7.1 耦合微分方程的全局分群同步
7.2 分群同步方案
7.3 基于自适应反馈的分群同步算法
7.4 耦合映射网络的分群同步
参考文献

第八章 多主体网络的一致性
8.1 静态耦合多主体网络的一致性
8.1.2 随机切换拓扑结构的网络多主体系统的一致性
8.3 通信时滞的影响
8.3.1 具有时变时滞的连续系统一致性算法
……
第九章 复杂网络的牵引控制
第十章 总结、比较和讨论

引言： 在信息爆炸、互联互通日益深入的今天，我们身处的社会、经济、技术以及自然环境，无不呈现出由海量节点和复杂连接构成的网络化特征。从细胞间的信号传递、社交媒体上的信息传播，到全球的交通运输系统、金融市场的交易往来，再到互联网的运行机制，这些“复杂网络”已经成为理解和改造现代世界不可或缺的视角。然而，理解这些网络的静态结构仅仅是第一步，更关键的是要洞察网络中节点之间如何协同运作，如何产生涌现行为，以及如何通过协同机制来优化系统性能、抵御干扰、甚至实现自我组织。 本书概述： 《网络科学与工程丛书：复杂网络协调性理论》深入探讨了复杂网络中“协调性”这一核心议题。协调性并非简单的节点互动，而是指网络中多个节点为了共同目标或共同利益，通过信息交换、相互影响、行为调整等方式，实现整体运行的有序性、高效性和鲁棒性。本书聚焦于揭示驱动网络协调的内在机制，分析不同类型的协调模式，并探索如何设计和控制网络以增强其协调能力，最终实现网络性能的最优化。 本书内容详解： 第一部分：复杂网络的基石与协调性起源 在深入探讨协调性之前，本书首先为读者构建一个坚实的复杂网络基础。我们将从网络的定义、基本概念（节点、边、度、路径、聚类系数等）出发，介绍多种经典的复杂网络模型，如随机图模型（Erdos-Renyi）、小世界网络模型（Watts-Strogatz）以及无标度网络模型（Barabasi-Albert），并分析它们在现实世界中的对应现象。 在此基础上，我们将正式引入“协调性”的概念，阐述其在网络科学研究中的重要性。我们不仅仅将其视为一种现象，更将其视为一种内在的、贯穿于网络运行始终的动力学过程。我们将区分不同层面的协调性，例如： 局部协调： 指相邻节点之间的直接互动和影响，如在社交网络中，个体更倾向于采纳其好友的观点。 全局协调： 指整个网络在某种宏观规则下的同步或一致性行为，如在交通系统中，车辆流量的整体优化。 动态协调： 指网络在时变环境下的适应性调整和协同响应，如在电力系统中，应对突发负荷变化的协调供电。 我们将追溯协调性的起源，探讨是什么样的结构性特征或动力学过程使得网络能够产生并维持协调。例如，网络的连通性、异质性、社区结构以及信息的传播效率，都将成为影响协调性的关键因素。 第二部分：协调性的涌现机制与动力学模型 本部分将是本书的核心，深入剖析网络中协调性是如何从海量节点的局部交互中“涌现”出来的。我们将介绍一系列描述协调性动力学的理论框架和数学模型。 同步性（Synchronization）： 这是协调性最直观的表现之一。我们将详细介绍不同类型的同步现象，包括完全同步、相位同步、广义同步等，并分析其在物理、生物、工程等领域的应用，如激光器阵列的同步、神经元网络的同步放电、电力系统的频率同步等。我们将探讨影响同步性的关键因素，如耦合强度、耦合拓扑、噪声以及延迟。 一致性（Consensus）： 在分布式系统中，一致性是实现协同决策和任务完成的基础。本书将介绍多种一致性算法，如投票算法、平均算法等，并分析其在分布式传感器网络、多机器人协调、社会群体决策等场景中的应用。我们将探讨一致性达成的条件，以及如何处理非线性和异质性节点。 协作（Cooperation）： 在博弈论的视角下，协作是网络节点为了共同利益而采取的策略。我们将引入囚徒困境、公共物品博弈等经典博弈模型，并将其嵌入到网络结构中，研究网络结构如何影响协作的演化和稳定。我们将探讨演化博弈理论在理解合作网络中的作用，以及如何通过网络结构设计来促进合作。 自组织（Self-organization）： 协调性往往与系统的自组织能力紧密相连。我们将探讨网络中的自组织现象，如模式形成、涌现行为等，并分析其与网络结构和动力学之间的关系。例如，鸟群的集体飞行、蚁群的觅食行为等，都体现了高度的自组织协调。 在介绍这些模型时，我们将强调其动力学特性，例如：系统是否会收敛到某个稳定状态？收敛速度如何？收敛的吸引域是什么？这些问题对于理解和控制网络的协调性至关重要。 第三部分：网络结构对协调性的影响 网络结构是协调性得以产生的“骨架”。本部分将系统性地研究不同网络拓扑结构如何影响协调性的表现。 无标度网络与协调性： 具有幂律度分布的无标度网络，其“富者愈富”的结构如何影响信息的传播和协调的效率？我们将分析中心节点的关键作用，以及如何利用这些中心节点来促进或阻碍协调。 小世界网络与协调性： 小世界网络所具有的短平均路径长度和高聚类系数的结合，能否为高效协调提供良好的基础？我们将探讨这种“既连通又紧密”的结构如何影响同步、一致性等协调模式。 社区结构与协调性： 真实网络中普遍存在的社区结构，即节点被划分为若干紧密连接的群体。我们将分析社区结构对协调性的影响，例如，是否存在“群体内高协调，群体间低协调”的现象？如何跨越社区界限实现全局协调？ 异质性与协调性： 节点的度、能力、行为模式等方面的异质性，将如何影响网络的协调能力？我们将探讨如何设计包含异质性的网络，以实现特定的协调目标，例如，在某些情况下，异质性反而能够增强系统的鲁棒性和适应性。 我们将通过仿真实验和理论分析，量化不同结构特征对协调性指标的影响，为网络设计和优化提供指导。 第四部分：复杂网络的控制与工程应用 理解了协调性的产生机制及其与结构的关系后，本书将进一步探讨如何通过外部干预或内在设计来控制和优化网络的协调性，以满足工程和社会需求。 增强协调性的策略： 结构控制： 如何通过增删节点和边来优化网络结构，以提高同步效率、加速一致性达成或促进协作？例如，在通信网络中，如何设计最优的路由算法？ 动力学控制： 如何通过调整节点的局部规则、耦合强度或引入外部信号来引导网络的协调行为？例如，在交通管理系统中，如何通过红绿灯信号的协调来优化交通流量？ 激励机制设计： 在涉及人类行为的网络（如社交网络、经济网络）中，如何设计激励机制来鼓励个体进行有利于整体协调的行为？ 协调性在工程领域的应用： 分布式系统与智能电网： 如何利用协调性理论来确保分布式发电单元的稳定运行、实现电力的有效调度和负载平衡？ 交通系统优化： 如何通过协调车辆的行驶轨迹、速度和信号灯，来缓解交通拥堵，提高运输效率？ 多机器人协同： 如何设计算法使多个机器人能够高效协作，完成复杂的任务，如搜救、探险或工业生产？ 信息网络与社交媒体： 如何理解和控制信息在社交网络中的传播，防止虚假信息的扩散，促进有益信息的有效共享？ 生物医学工程： 如何理解和调控神经系统、免疫系统等生物网络的协调性，用于疾病的诊断和治疗？ 抵御干扰与鲁棒性： 协调性系统往往面临各种形式的干扰，如节点故障、信息丢失、恶意攻击等。本书将研究如何设计具有鲁棒性的协调机制，使网络能够在部分损坏或干扰下仍能维持有序运行。 第五部分：前沿研究与未来展望 最后，本书将目光投向复杂网络协调性理论的前沿研究领域，并对未来发展方向进行展望。 自适应协调： 研究网络如何在动态变化的环境中，实时调整其协调策略以适应新的情况。 多尺度协调： 探索不同层级、不同时间尺度上的协调如何相互作用和影响。 机器学习与协调性： 如何利用机器学习技术来识别网络中的协调模式、预测协调性行为，以及设计更有效的协调控制器？ 因果推断与协调性： 如何在复杂的网络系统中，准确地识别和量化不同因素对协调性产生的因果效应？ 伦理与社会考量： 在将协调性理论应用于社会和经济系统时，如何平衡效率与公平、自由与秩序等伦理问题？ 结论： 《网络科学与工程丛书：复杂网络协调性理论》旨在为读者提供一个全面、深入、系统的视角来理解复杂网络中的协调性。本书不仅涵盖了协调性研究的基础理论和核心模型，更强调其在解决现实世界问题中的工程应用价值。通过掌握本书的内容，读者将能够更好地分析、设计和控制各种复杂的互联系统，推动科学研究和社会进步。本书适合从事网络科学、系统工程、控制理论、计算机科学、物理学、生物学、经济学等领域的研究者、工程师和学生阅读。

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拿到这本《网络科学与工程丛书：复杂网络协调性理论》的时候，我立刻被它在“复杂网络”这个大概念下，对“协调性”这个具体方向的深入挖掘所吸引。我一直觉得，对于很多我们身边观察到的复杂系统，比如一个庞大的人群如何有序地迁移，或者一个生态系统中物种之间如何相互制约又相互依存，其背后都有一个“协调”的机制在起作用。这本书似乎就试图用科学的语言和严谨的理论来解析这个“协调”的本质。我猜测书中会涉及到很多关于信息交互、决策制定、以及个体间耦合等方面的讨论，从而解释网络中的节点是如何通过不断地调整自身行为，来适应环境变化并实现某种全局性的目标。我尤其期待它能够探讨不同类型的网络结构（例如，是规则网络、随机网络，还是小世界网络、无标度网络）对协调性的影响，以及网络中的噪声和扰动如何破坏或促进协调。这本书的定位是“理论”，这预示着它会提供一套方法论，而不是简单地罗列现象，这对我来说非常有吸引力。

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这本书给我的感觉是，它不仅仅是在介绍复杂网络，更是在深入探讨复杂网络之所以能“复杂”且有序运作的内在逻辑，而这个逻辑的核心就是“协调性”。我之前接触过一些关于网络分析的书，但往往停留在对网络结构的描述，或者对网络上发生的某个过程的模拟。这本书的名字则将焦点放在了“协调性”上，这让我意识到，要理解一个网络的功能，不能只看它的节点和边，更要看这些节点之间的互动是如何实现某种程度的一致性和目标性。我非常好奇书中会如何定义和量化这种“协调性”，以及如何从微观的个体行为推导出宏观的网络协调。我猜想，这本书可能还会讨论一些实际应用，比如如何在工程上设计和控制网络，使其具备更好的协调性，从而提高系统的效率和稳定性。对于我这样对系统科学和工程应用都感兴趣的人来说，这本书所提供的理论深度和潜在的应用价值，都让我非常期待。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的初步印象是，它似乎在尝试构建一个能够统一解释各种复杂网络现象的理论框架，而这个框架的核心就是“协调性”。我之前阅读过的许多关于网络科学的书籍，大多聚焦于网络的结构特性，比如度分布、聚类系数、路径长度等等，或者侧重于网络上的动力学过程，如信息传播、疾病扩散。但是，这本书的独特之处在于，它将“协调性”提炼出来，作为理解网络功能和演化的一个关键维度。我感觉作者在试图回答一个更根本的问题：为什么有些网络能够有效地协作，而另一些则显得杂乱无章？这种“协调性”是如何产生的？它又对网络的整体性能有什么影响？从书名来看，这本书很可能涉及大量的数学建模和理论分析，这对我来说既是挑战也是吸引力。我希望它能够提供一些清晰的定义和量化的指标来描述和衡量不同程度的协调性，并且能够给出一些算法或方法来分析网络中的协调机制。如果这本书能够帮助我从一个更宏观、更系统化的角度来理解复杂网络，那就太有价值了。

评分☆☆☆☆☆

这本书我早就听说过了，是“网络科学与工程丛书”里的，光听名字就很有分量。我个人对复杂系统和网络方面的研究一直很感兴趣，特别是如何理解和预测网络中的集体行为。这本书的名字直指“协调性”，这在我看来是理解一个复杂网络能否有效运作的关键。想象一下，一个城市的交通系统，如果信号灯不能协调一致，就会陷入瘫痪；一个社交网络，如果信息传递和互动不能形成某种程度的协调，也难以形成有意义的社区。所以，这本书理论上应该能为我提供一种全新的视角来审视这些现象。我特别期待它能深入探讨“协调性”在不同类型的复杂网络中是如何体现的，比如生物网络、信息网络、社会网络等等。它会不会提出一些量化的指标来衡量协调性？会不会给出一些设计和优化网络结构以促进协调性的方法？这些都是我迫切想知道的。我希望这本书不只是停留在理论层面，更能结合一些实际案例，让我能更直观地理解这些复杂的概念。而且，这个丛书的名字也很有名，据说里面的书都代表了该领域的最新研究成果，所以对这本书的期待值非常高，希望能从中获得一些突破性的认识。

评分☆☆☆☆☆

最近在啃这本《网络科学与工程丛书：复杂网络协调性理论》，坦白说，这本书的内容比我想象的要深刻得多，甚至可以说打开了一个全新的研究领域。我之前对网络的研究主要集中在拓扑结构、动力学演化等方面，但“协调性”这个概念，在阅读过程中才逐渐显露出其核心地位。它不仅仅是简单的同步或一致，而是涉及到网络中个体如何通过局部互动，最终达成一种全局性的有序状态。这种有序状态对于网络的整体功能至关重要。书中对协调性理论的阐述，层层递进，从基础的数学模型，到具体的案例分析，都做得非常扎实。我尤其欣赏它在理论推导过程中对数学工具的娴熟运用，以及对不同模型背后物理意义的深入解读。让我印象深刻的是，作者并没有局限于某个单一的网络模型，而是试图构建一个更为普适的理论框架，来解释不同复杂网络中的协调现象。这对于我理解跨领域的研究问题非常有启发。这本书绝对不是一本轻松的读物，需要投入相当的精力去理解其中的数学推导和概念辨析，但如果你对网络科学有真正的热情，并且希望对复杂系统的内在运作机制有更深刻的理解，这本书绝对值得你花时间去研读。

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好啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊

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东西不错，速度快，好评！

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买书还是京东好

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买书还是京东好

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挺好的，需要静心研究才行。

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真的有难度，做毕业论文用的

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书是正版，无异味！拜读中！

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非常经典的复杂系统科学，好好阅读

评分☆☆☆☆☆

这本书不错，利于了解一些网络方面的知识