系统科学——基于元胞自动机的信息扩散研究.ppt

1、系统科学基于元胞自动机的信息扩散研究目录10.1 研究背景10.2 文献综述10.3 问题确定10.4 模型 构建Content10.5 仿真结果分析10.6 研究不足10.7 拟解决方案10.8 参考文献研究背景2011年 7月 23日晚， 两 列满载乘客的动车在温州发生剧烈追尾。网络 ID为 “ 袁小芫 ” 的微博网友是 D301次列车上的乘客，事故发生四分钟后她发出了第一条微博。随后身在事故现场的一些微博用户不断更新关于现场的种种图片、文字信息，短时间内，甬温线特别重大铁路交通事故迅速以图文并茂的全透明方式在全国民众面前得以展现。以新浪微博为例，截至 24日 12时，已有 3286883

2、条关于这起事件的微博。网民从事故现场、寻人、遇难名单、献血现场等多角度展示这次突发事件。越来越多的信息能够通过网络实现快速的扩散研究背景 通货膨胀 人为操纵 政治因素 物价变动 经济周期 财政政策 利率汇率 过去 现在信息扩散的形式p 传播途径（ 1）口口相传：信息通过人与人之间口口相传的方式进行传播（ 2）手机方式：信息通过手机进行转发、扩散（ 3）媒体：信息通过文字（报纸等）进行传播p 传播途径（ 1）过去的方式（ 2）网络用户间传递：用户创作的信息通过网络平台进行用户间的快速扩散线下的信息扩散与线下的信息扩散有何不同？提出问题：线下的信息扩散 线上的信息扩散目录10.1 研究背景10.2

3、 文献综述10.3 问题确定10.4 模型 构建Content10.5 仿真结果分析10.6 研究不足10.7 拟解决方案10.8 参考文献文献综述文献综述信息扩散 元胞自动机 扩散问题的元胞自动机信息扩散研究领域 元胞自动机概述元胞自动机在经济管理领域应用流言、文化及舆论传播创新扩散模型线上、线下信息 扩散通过对 “ 信息扩散、元胞自动机、扩散问题的元胞自动机 ” 三方面的文献查找，发现研究方向，明确本文的研究点。文献综述 信息扩散信息扩散信息扩散研究领域线上、线下信息扩散l A、环境方面的风险评估，包括气象、事故等的风险评估；l B、管理学方面 ：网络角度 、 企业产品角度 等线上信息扩散

4、线下信息扩散研究者多集中于对 网络舆情信息 的扩散，包括对网络舆情传播规律的研究以及信息采集的分析。同时，由于 元胞自动机适合用于复杂系统的研究 ,国内外学者开展了将其用于舆论传播的研究 ,并取得了一定的研究成果：方薇、何留进等（ 2010），刘慕仁、邓敏艺等（2002）均采用元胞自动机理论分析l 手机信息的扩散：刘克霞（ 2009）认为针对同一种信息，不同人群的信息传递概率不同l 线下口碑的传播：多研究口碑的传播动机等，如产品涉入、自身涉入、他人涉入、信息涉入等总结：已有研究者采取 “ 元胞自动机 ” 的方法分别针对线上、线下信息扩散进行分析，但是将线上、线下的扩散对比分析还未有涉及。同时，

5、刘克霞（ 2009）为我们提供了一种思路 :信息扩散的传播概率不同。文献综述 元胞自动机最早是由现代计算机之父 冯 诺伊曼提出的构想，经美国计算机科学家S. Wolfram 在其新著 A New Kind of Science中，将其上升到了全新的科学方法，为复杂系统的模拟提供了新的理论依据与实现方法 ；John Conway 提出 “ 生命游戏 ” ，这是最著名的 元胞自动机模型 ，元胞自动机 开始显示出其在模拟复杂系统方面的无穷潜力 ； “ 生命游戏 ” 被认为是元胞自动机研究的真正开始 ；元胞自动机理论获得快速发展。沃夫曼从动力学的角度对元胞自动机进行了分析，并将计算机理论应用于元胞自动

6、机的研究 ；元胞自动机被广泛地应用于社会、经济、军事及自然科学的各个领域 ， 元胞自动机作为一种动态模型，更多的是作为一种通用性建模的方法，在社会学、生物学、计算机科学等领域开始得到广泛应用，几乎涉及社会和自然科学的各个领域。元胞自动机的构想、产生及发展均与复杂系统及复杂行为相关。构建一个简单、离散的元胞自动机模型，简单采用的规则能够得到非常复杂的结果，这使得元胞自动机成为复杂系统描述和求解的有力工具。概述文献综述 元胞自动机应用领域 解决的问题 模型特点 对标准 CA模型的扩展股票市场（应尚军等， 2001；陈莹， 2007；刘源远等，2008）股票市场投资者投资行为演化建立了二维元胞状态空

7、间，考虑了多种因素及状态转换概率对标准 CA 的元胞状态空间进行了扩展创新扩散（祝树金等， 2004；周齐， 2005； Renato Guseo， 2007）创新扩散动态过程模拟综合考虑多种因素的影响 ,元胞状态转换规则比较全面避免了元胞状态规则中的因素过于单一的缺陷市场营销（陈荣，余亮， 2000）连带外部效应市场的演变行为模拟在模型中加入了状态转换概率赋予元胞记忆能力确定型 CA 的应用推广到了随机型 CA 的应用建立智能体 CA 模型舆论传播（刘慕仁等， 2002；彭麟， 2005）舆论传播的分析与模拟在周期边界条件下 ,对二维四方格子两种邻域 (5 邻域、 9 邻域 )的情况 ,按少

8、数服从多数的演化规则进行了计算机模拟对标准 CA 元胞性能进行扩展，并考虑了人的影响在经济管理领域，国内外学者开始应用元胞自动机来解释分析各种管理现象，对各种管理现象进行演化模拟。元胞自动机在经济管理系统中的常见应用如下表所示：元胞自动机在经济领域中应用刘慕仁等（ 2002）认为网络空间是一个虚拟世界 ,网络空间中的邻居是 “ 心理距离 ” 的相邻 ,其状态转换可以用个体间的影响来计算 ,提出了考虑元胞坚定性的改进多数转换规则的计算算法，这为本研究中转换规则的制定提供参考。彭麟（ 2005）考虑了舆论系统中的人员表现出的主动性、适应性以及其独立性等因素，建立了相应的具有自适应性元胞自动机舆论传

9、播模型。元胞自动机在舆论传播领域应用较广文献综述 扩散问题的元胞自动机扩散问题的元胞自动机模型创 新 扩 散 模 型流 言模 型 流言模型 是这类问题的基本模型，它可以解释流言（或者文化、舆论以及流行趋势等）通过个体之间局部的交互进行传播的过程 ：1. 模型中 的元胞一般会有两种状态：不知道流言和知道流言。用状态集： S=0,1来表示， 0代表不知道流言， 1代表知道流言2.在二维模型中邻居采用冯诺依曼邻居或者摩尔邻居，更新规则如下：3. 采用冯 .诺依曼型邻居，按照上述规则进行演化，可得如下结果： （初始时，中心元胞为流言发源地，黑色 代表知道流言，白色代表不知道流言，图中元胞空间的大小均为 150150 ）；