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添加4,691字节 、 2020年8月12日 (三) 21:07
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==局限性==
 
==局限性==
 
该模型的主要局限性是会产生不符实际的度分布。相较而言,现实中的网络通常是非齐次的[[无标度网络]],有中心节点的存在和无标度的度分布。考虑到此,这样的网络可以用[[偏好依附模型 preferential attachment model]]来更好的描述,比如[[BA网络模型]]。(另一方面,BA模型没有产生真实网络中出现的高集聚特性,而这个弱点是WS小世界模型所不具备的。因此,WS小世界模型和BA模型均不应被看成是完全符合实际的。)WS小世界模型也暗含了固定的节点数,所以也不能用来描述网络的生长。
 
该模型的主要局限性是会产生不符实际的度分布。相较而言,现实中的网络通常是非齐次的[[无标度网络]],有中心节点的存在和无标度的度分布。考虑到此,这样的网络可以用[[偏好依附模型 preferential attachment model]]来更好的描述,比如[[BA网络模型]]。(另一方面,BA模型没有产生真实网络中出现的高集聚特性,而这个弱点是WS小世界模型所不具备的。因此,WS小世界模型和BA模型均不应被看成是完全符合实际的。)WS小世界模型也暗含了固定的节点数,所以也不能用来描述网络的生长。
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==网络鲁棒性(Network robustness)==
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[https://en.wikipedia.org/wiki/Albert-L%C3%A1szl%C3%B3_Barab%C3%A1si Barabási]等研究人员提出假设,认为小世界网络在生物系统中的普遍存在,可能反映了这种结构的进化优势。一种可能性是,小世界网络相比其他网络架构,对扰动的鲁棒性更强。如果这种假设成立,小世界网络将为受到[https://en.wikipedia.org/wiki/Mutation 突变]或[https://en.wikipedia.org/wiki/Virus 病毒感染]损害的生物系统提供优势。
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在一个具备遵循[[幂律分布]]现象的度分布的小世界网络中,随机删除节点,极少能导致[https://en.wikipedia.org/wiki/Mean-shortest_path 平均最短路径]长度显著增加(或[https://en.wikipedia.org/wiki/Clustering_coefficient 集聚系数]的显著降低)。这是因为,节点之间的最短路径通过[https://en.wikipedia.org/wiki/Hub_(network_science) 中心]点流动,而且,如果一个外围节点被删除,不太可能干扰其他外围节点之间的通路。由于小世界网络中,外围节点的比例要远高于[https://en.wikipedia.org/wiki/Hub_(network_science) 中心]的比例,因此,删除重要节点的概率非常低。例如,如果[https://en.wikipedia.org/wiki/Sun_Valley,_Idaho 爱达荷州太阳谷]的小型机场被关闭,不会增加在美国旅行的其他乘客到达各自目的地所需的平均航次。但是,如果随机删除的节点是中心枢纽,那么平均路径长度就会急剧增加。每年都可以看到,当芝加哥[https://en.wikipedia.org/wiki/O%27Hare_International_Airport 奥黑尔机场]等北部枢纽因大雪关闭时,经常会出现这种状况;许多乘客不得不搭乘更多航班,以达到目的地。
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相反,在随机网络中,所有节点具有数量大致相同的连接,随机删除节点可能会略微增加平均最短距离,但删除任意节点都会带来这样的影响。从这个意义上来讲,随机网络容易受到随机扰动的影响,而小世界网络则具备鲁棒性。但是,小世界网络容易受到针对中心的攻击,而目标攻击无法对随机网络造成灾难性故障。
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病毒已经进化到可以干扰中枢蛋白的活动,诸如[https://en.wikipedia.org/wiki/P53 p53],并因此产生有利于病毒复制的细胞行为的巨大变化。渗流理论是分析网络鲁棒性的一个有效方法。
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==构建小世界网络==
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构建小世界网络的主要机制是[https://en.wikipedia.org/wiki/Watts_and_Strogatz_Model Watts-Strogatz机制]。
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小世界网络也可引入延时<ref name="a18">#X. S. Yang, Fractals in small-world networks with time-delay, Chaos, Solitons & Fractals, vol. 13, 215–219 (2002)
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</ref>,这不仅会产生分形,而且在特定条件下,还会形成混沌<ref name="a19">#X. S. Yang, Chaos in small-world networks, Phys. Rev. E 63, 046206 (2001)
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</ref>,或者在动态网络中转变为混沌<ref name="a20">#W. Yuan, X. S. Luo, P. Jiang, B. Wang, J. Fang, Transition to chaos in small-world dynamical network
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</ref>。
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构造[https://en.wikipedia.org/wiki/Degree_diameter 度直径图](Degree–diameter graph)的方法是:网络中每个顶点的邻居数量是有界的,而网络中从任意给定顶点到其他顶点(网络[https://en.wikipedia.org/wiki/Distance_(graph_theory) 直径])是最小的。构建这样的小世界网络,其实是为寻找临近[https://en.wikipedia.org/wiki/Moore_graph 摩尔边界]的图的秩,而做出的一部分努力。
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Barmpoutis等人给出的从零开始构建小世界网络的另外一种方法<ref name="a21">#[https://en.wikipedia.org/wiki/D.Barmpoutis_and_R.M._Murray D.Barmpoutis and R.M. Murray] (2010). "Networks with the Smallest Average Distance and the Largest Average Clustering". arXiv:1007.4031 Freely accessible [q-bio.MN].</ref>,构建了一种平均距离极小且平均集聚度极高的网络。他们提到了一种复杂度恒定的快速算法,以及不同生成图鲁棒性的度量。根据每个网络的应用,可以从一个这样的“超小世界”网络开始,然后重新连接一些边,或者使用几个这样的小网络作为子图,构筑一个更大的图。
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通过[https://en.wikipedia.org/wiki/Dual-phase_evolution 双相演化](dual-phase evolution)过程,小世界属性可以在社交网络和其他现实世界系统中自然产生。在顶点之间的连接增长受到时间或空间的制约时,小世界网络尤其常见。该机制通常涉及相位之间的周期性变换,其中,在“全局”阶段——连接建立,而在“本地”阶段——连接被移除。
    
==特性==
 
==特性==
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