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基于复杂网络的演化博弈研究及iVCE模型设计

作 者: 刘毅
导 师: 陈志刚
学 校: 中南大学
专 业: 计算机科学与技术
关键词: 复杂网络 囚徒困境博弈 异质性 iVCE 小世界特性
分类号: O225
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


关于复杂网络的研究涉及到生态学,计算机网络等诸多领域。复杂网络上的演化博弈动力学可以为进化机理的研究提供理论框架,且复杂网络理论可以为计算机网络资源优化及大规模网络拓扑设计提供理论依据。首先,本文中对复杂网络的研究现状及复杂网络上的演化博弈进行了分析,分别介绍了复杂网络上的重要统计性参数,以及几种最基本的复杂网络模型,并且分析了当前国内外关于复杂网络上演化博弈的研究现状。其次,本文中我们引入带记忆能力的个体模型,然后基于遗传算法研究了异质小世界网络(Heterogeneous Newman-Watts, HNW)上的重复囚徒困境博弈,重点关注异质性对群体合作行为涌现的影响。我们发现不同的异质性参数区间对合作频率有完全不同的影响,对于使得网络有非常高的异质性的参数区间,异质性稍微的减少却能很大程度上增加群体采取合作策略的比例,而在剩余的对应于比较均匀网络的参数区间,异质性的变化基本上不对合作频率产生影响。另外,本文中探讨了复杂网络上合作演化规律的研究对大规模虚拟计算环境(internet-based Virtual Computing Environment, iVCE)上基于信任的演化博弈所起指导意义,并在分析典型的点对点系统的复杂拓扑特性之后,提出了一种基于节点负载压力的拓扑连接策略。该拓扑生成模型包括产生、生成、成熟三个阶段并且支持同时多点加入与退出的虚拟计算环境构造方法。该拓扑模型生成方法能够产生度分布比较均匀网络拓扑,避免了节点负载过大的缺陷。仿真分析表明,网络度分布呈现近似于正态分布特性,且具有比较小的平均路径长度和相对大的集聚系数,表明网络有小世界特性

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 复杂网络研究概述  8-10
  1.2 复杂网络拓扑参数  10-12
  1.3 复杂网络典型模型  12-17
  1.4 本文组织结构  17-18
第二章 复杂网络上的演化博弈  18-24
  2.1 演化博弈基本模型  18-19
  2.2 均匀混合群体中的合作演化  19-20
    2.2.1 Moran演化过程  19-20
    2.2.2 有记忆能力个体的合作演化  20
  2.3 空间结构群体中合作的演化  20-23
    2.3.1 规则格点中的合作演化  21
    2.3.2 复杂网络中的群体行为与自组织合作  21-23
  2.4 网络拓扑和博弈的共同演化  23
  2.5 本章小结  23-24
第三章 异质可调小世界网络上基于记忆的演化博弈  24-42
  3.1 网络异质性描述  24
  3.2 异质性可调的小世界网络模型  24-28
    3.2.1 HNW小世界网络构造描述  25
    3.2.2 HNW网络异质性  25-26
    3.2.3 异质小世界网络的统计特性  26-28
  3.3 个体具备记忆能力的演化博弈策略  28-31
    3.3.1 博弈模型的效益矩阵  28-29
    3.3.2 基于记忆的个体模型  29
    3.3.3 个体遗传编码  29-30
    3.3.4 个体适应性度量函数  30
    3.3.5 演化策略过程描述  30-31
  3.4 数值模拟及结果分析  31-40
    3.4.1 实验平台设置及初始模拟参数设置  31-32
    3.4.2 群体合作水平  32-34
    3.4.3 显性基因比  34-37
    3.4.4 Hub节点适应度分析  37-38
    3.4.5 合作行为不稳定性分析  38-39
    3.4.6 博弈历史记录分析  39-40
  3.5 本章小节  40-42
第四章 一种具有复杂网络特性的虚拟计算环境模型  42-54
  4.1 虚拟计算环境上的信任演化博弈  42
  4.2 基于复杂网络的虚拟计算环境拓扑构造  42-43
  4.3 iVCE与Gnutella拓扑结构比较  43-46
    4.3.1 Gnutella拓扑复杂特性分析  43-45
    4.3.2 虚拟计算环境与Gnutella比较  45-46
  4.4 虚拟计算环境拓扑建模  46-48
    4.4.1 iVCE网络拓扑构造思想  46
    4.4.2 iVCE拓扑构造过程  46-47
    4.4.3 节点加入与退出机制  47-48
  4.5 虚拟计算环境复杂网络特性分析  48-53
    4.5.1 模型度频率分布特征  49-51
    4.5.2 iVCE拓扑集聚系数  51-52
    4.5.3 iVCE拓扑平均路径长度  52-53
  4.6 本章小结  53-54
第五章 工作总结与展望  54-56
  5.1 工作总结  54
  5.2 研究工作展望  54-56
参考文献  56-61
致谢  61-63
攻读学位期间的研究成果  63

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中图分类: > 数理科学和化学 > 数学 > 运筹学 > 对策论(博弈论)
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