复杂网络中的反击谣言模型与多谣言传播动力学研究

摘要

谣言、疾病等在现实社会网络中的传播现象与人们的社会经济生活息息相关。多年来，对复杂网络上各种传播现象的动力学研究一直是复杂性系统领域中的研究热点之一。本文通过对多种实际情况的考虑，研究了不同侧重点下的复杂网络谣言传播机制，建立了相应的谣言传播模型，并将各种因素对谣言传播的影响分别进行了详细的理论研究和仿真分析。本文一共分为五章，第一章是对研究中所用到的复杂网络和谣言传播基本知识的介绍，第五章是对全文的总结和对未来研究工作的展望。第二章到第四章是本文的主体部分，也是本文的主要创新工作，其具体内容如下所述:
　　1.建立了存在反对者群体的谣言传播模型，研究了网络自身对谣言传播的阻碍作用
　　不同的人对同一个言论可能会有不同的观点，对自己有利的言论自然会赞同并积极传播，对自己不利的言论则会强烈反对并抑制其扩散。考虑了谣言反对者的存在，本文第二章在传统SIR模型的基础上，增加了一类反对者群体，建立了两个新的谣言模型:SICR(Susceptible-Infective-Counterattack-Refractory)谣言传播模型和adjusted-SICR谣言传播模型，分别列出了平均场方程来描述它们在均质网络中的动力学机制，并给出了稳定性的理论推导。第二章还引入了一个用于描述网络对谣言的自抗属性参数T，它表明来自网络自身对谣言也有一定的阻止能力，并对其在谣言传播过程中的影响进行了理论研究和仿真分析，结果表明在其它各参数固定时，参数T越大，说明网络自身对谣言的抵抗力越大，谣言的传播效果越差。最后，通过理论分析与仿真试验，对SICR模型与传统SIR模型，以及与adjusted-SICR模型的动力学机制进行对比，并研究了各种参数对谣言传播结果的影响。本文的研究结果揭示了复杂网络中反抗谣言传播行为的一些隐藏的现象，并分别在理论上和仿真上得到了验证。
　　2.针对内容可以毫不相干的任意两个谣言，提出了双谣言同时传播动力学机制，研究了新谣言最佳发布时机和传播者的选择对传播过程的影响
　　在社会网络中很少有单一谣言传播，而总是存在多种不同内容的流言同时在传播，基于此，本文第三章对在网络中多个谣言共存传播的现象进行研究，并建立了两个相应的双谣言传播模型:DSIR(Double-rumors concur-rently spreading)传播模型和C-DSIR传播模型。与已有的研究不同，本文认为两个谣言在内容上可以是相关的，也可以是毫无关联的;另外，本文并不假设某个谣言在传播中具有优先权，而是在传播过程中由传播者进行选择。通过对两个谣言开始传播的时间差和传播者选择参数等进行仿真分析，结果表明，若通过新谣言的传播去影响旧谣言，要想达到最佳效果，就需要寻找和确定新谣言开始传播的最佳时刻和最合适的发布者。另外，网络的拓扑结构也会对双谣言传播的结果产生影响。在不同拓扑结构的网络中，新谣言的最佳发布时刻也不一样，越靠近这个最佳时刻，对旧谣言最终影响的作用越显著。同时，优先选择核值高的个体开始传播新谣言，更有利于控制旧谣言的传播。
　　3.从网络个体及其邻点的局部角度出发，考察了个体性格因素在谣言传播过程中的作用，发现网络个体自主性强弱和受邻点影响的程度对谣言传播过程有明显的影响作用
　　在实际生活中，个体对待流言的态度受到多方面因素的影响，既会有个人观点，也会受到周围朋友的影响。同时，每个人的朋友都会根据友好程度的不同而有亲疏远近，越是亲密的朋友对其影响越大。因此，有必要在谣言传播的研究中将个体自身性格与不同类型邻居对其影响力的差异考虑在内。基于这一观点，本文第四章从网络个体角度出发，提出了一个新的谣言传播机制，并进行了一系列的仿真分析。研究结果表明，网络个体自主性和邻点影响的方式都对谣言传播有着明显的影响。网络中自主性强的人越多，该网络的谣言蔓延程度越严重;反之，网络中越多自主性弱的个体，那么谣言反而不容易传播开来。另外，越是单纯考虑友谊的朋友交流方式，越有利于话题的传播扩散;如果越多考虑传播对象的人气或地位，谣言反而越得不到广泛传播。
　　综上所述，本文关于谣言传播的研究结果有助于在实际社会网络中对谣言防控策略的发现和制定，本文所建立的几个谣言模型，也对进一步认知和掌握实际社会网络中谣言的传播机制和动力学研究具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

§1．1 基础知识

§1．1．1 复杂网络的基本拓扑性质

§1．1．2 复杂网络模型

§1．1．3 复杂网络的社团划分

§1．2 谣言传播的国内外研究概述

§1．2．1 经典谣言传播模型

§1．2．2 基于复杂网络理论的谣言传播模型研究

§1．2．3 谣言传播的抑制模型以及免疫策略

§1．2．4 多谣言同时传播的模型研究

§1．3 论文的主要研究内容与章节安排

第二章 SICR谣言传播模型：传播的对抗及网络的自抵抗

§2．1 考虑反对者的谣言传播模型研究

§2．1．1 SICR谣言模型的传播机制与模型构建

§2．1．2 adjusted-SICR谣言传播模型的构建

§2．2 传播阈值与参数的理论分析

§2．2．1 SICR谣言传播模型的理论分析

§2．2．2 adjusted-SICR谣言传播模型的理论分析

§2．3 公式推导的详细过程与定理的详细证明

§2．3．1 公式推导的详细过程

§2．3．2 定理的详细证明

§2．4 模型的数值仿真

§2．5 总结

第三章 复杂网络中多个谣言共存传播的动力学研究

§3．1 模型假设

§3．2 DSIR双谣言传播动力学研究及模型构建

§3．2．1 模型1：DSIR双谣言传播模型的传播机制

§3．2．2 模型2：Comprehensive-DSIR双谣言传播模型的建立

§3．3 模型的仿真研究与讨论

§3．3．1 Tin与θ对DSIR谣言传播结果的影响

§3．3．2 无标度网络的拓扑指标对双谣言传播结果的影响研究

§3．3．3 新谣言的最佳初始发布者

§3．4 本章小结

第四章 考虑个体自主性程度与邻点态度影响的谣言传播模型研究

§4．1 考虑邻点影响的谣言传播模型的创建

§4．1．1 模型假设

§4．1．2 模型的传播机制

§4．2 模型的数值仿真

§4．2．1 影响比例参数对谣言传播的影响分析

§4．2．2 邻点影响因素对谣言传播的作用研究

§4．3 本章小结

第五章 总结与展望

§5．1 论文总结

§5．2 未来展望

参考文献

作者简介

攻读博士学位期间完成论文情况

致谢