预测社交行为、预测流行病传播、提升电网稳定性…各国专家集聚浦江创新论坛热议复杂网络研究意义

在10月31日举行的浦江创新论坛之未来(科学)论坛上,来自各国的专家们分别从全球流行病的传播、电网的稳定性、人脑的功能以及社交网络的动态等方面出发,探讨了复杂网络创新研究对人类理解和改变世界的意义。

复杂网络是指由数量巨大的节点(也可看作是系统中的个体)和节点之间的连边(也即个体间错综复杂的关系)所共同构成的网络结构。比如,通过光缆、电缆等通信介质将多台自主工作的计算机连接而成的计算机网络。

纽约市立学院物理学教授Hernan Makse:

复杂网络研究帮助人类预测未来发展

据介绍,复杂网络不仅仅包括计算机网络,它还涵盖电网、航空网络、交通网络、调度网络以及神经网络、流行病传播网络乃至社会关系网络等多种复杂系统。

纽约市立学院物理学教授Hernan Makse在论坛上表示,不论那种类型的复杂网络,它们都有一个共性,就是它们都可以传播信息、处理信息,而在信息传播过程中,“关键节点”起到的作用是决定性的。因此,对于复杂网络的研究,很核心的问题是通过大数据了解节点在网络中发挥的作用,并且准确地界定“关键节点”,这能够帮助人类解决很多问题,甚至能够帮助人类预测未来社会的发展趋势。

“举个例子,生态系统作为复杂网络,也可能会崩溃,如果因为某个物种灭绝导致生态系统崩溃,这个物种就是‘关键节点’,对于它的深入研究,必定能够帮助我们更好地保护整个生态系统。” Hernan Makse继续举例道,又比如在社交网络中,通过对一些具有深厚影响力的社交“大号”进行研究,就可以了解受其影响的整个群体的一些情况,甚至预测这个群体中的个体的行为。

法国国家健康与医学研究院EPIcx实验室研究主任Vittoria Colizza:

通过数据建模可预测流行病传播态势

在当天的论坛上,法国国家健康与医学研究院EPIcx实验室研究主任Vittoria Colizza则从流行病研究领域阐述了复杂网络中的创新对于人类社会发展的意义。

Vittoria Colizza认为,当今世界人口的移动性越来越强,一定程度上提高了传染的可能性,在这种情况下,要有效控制流行病的传播,并不是一个简单的问题。

“比如说,现在人们很多时候都是通过航班去往远的地方,如果某种流行病在某个地区爆发,我们真的可以通过限制航班来遏制流行病的蔓延吗?这样的做法真的有效吗?” 对此,Vittoria Colizza继续介绍道:“例如,对于此前爆发的埃博拉病毒,我们曾经利用模型进行了比较——比较限制航班之前和限制之后的蔓延情况,结果显示,限制航班对遏制流行病蔓延并不是很有效,反而是影响了药品和医护人员的运输,延误了受灾区域患者的治疗。”

如果旅行者是流行病的主要传播者,为什么不能直接限制他们的流动来阻止疾病蔓延呢?Vittoria Colizza表示,整个流行病的传播网络是非常复杂的,还要根据疾病蔓延的阶段、旅行者的数量等因素来决定是否限制人口流动。

据了解,Vittoria Colizza致力于利用统计物理学、计算科学、地理信息系统和数理流行病等交叉学科的复杂系统研究方法,对传染性疾病的传播进行建模和预测。她建立模型研究猪流感(甲型H1N1流感)、埃博拉病毒等传染疾病的传播网络,对疫情防治带来了很大帮助。

美国西北大学物理与天文学教授Adilson Motter:

建立智能电网促进电网稳定

美国西北大学物理与天文学教授Adilson Motter也是一位交叉研究学者,他将复杂系统与非线性现象的研究用于对电力网络的分析,是同步电网研究的先行者。据了解,Adilson Motter曾建模分析了美国电网停电背后的复杂原因,其研究成果有助于维持电力系统稳定、建立智能电网同步系统。在本次论坛上,Adilson Motter就如何保障电网这一复杂网络的稳定性进行了阐述。

Adilson Motter介绍说,就算是到了21世纪,世界各地还是会发生大型的停电事件,甚至连欧美国家也无法避免。这些停电事件一般都是从比较小的地区开始,从小的停电事件慢慢发展成大的停电事件,就像瀑布一样由小瀑布慢慢变成大瀑布。

“如何减少用电的故障,防止大型停电事件的发生?我的建议是建立智能电网。因为我认为只有智能电网才能实现目标,智能电网不仅仅包括智能的发电方式,也包括智能的用电方式。”

在Adilson Motter看来,中国的电网是十分强大的,这有一系列的原因,其中一个原因就是:中国的电网虽然还不是完全智能的,但是新的电网用到了新的技术。美国和欧洲现在也希望能够推进电网更新,更智能地减少潜在事件地发生。

来源:周到上海       作者:吴正彬