集智俱乐部 集智俱乐部 2025年03月19日 21:43 

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导语


复杂系统的高阶相互作用常超出传统二元网络描述范畴，超图以超边建模多节点协同关系，为解析系统级联失效传播、结构鲁棒性等核心问题提供新范式。通过构建超图动力学模型与(k,q)超核分解方法，可以揭示拓扑结构与功能稳定性间的关联机制，突破传统k-核分析的维度局限，为理解复杂系统内在规律提供理论工具，推动高阶网络科学的发展。

「复杂网络动力学」读书会第三期将由《网络渗流》一书的第一作者、杭州师范大学阿里巴巴商学院刘润然教授分享超图在复杂系统中的应用，特别是其在级联失效、系统鲁棒性以及核心结构识别等方面的研究进展。读书会将于3月23日（本周日）19:30-21:30进行，欢迎感兴趣的朋友参与讨论交流！
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分享内容简介




本报告聚焦于超图在复杂系统中的应用，特别是其在级联失效、系统鲁棒性以及核心结构识别等方面的研究进展。超图相较于传统网络，能更精准地描述现实世界中复杂系统的高阶相互作用。报告将依次介绍超图的级联失效传播机制、鲁棒性影响因素、超图分解方法和理论分析等多个方面，旨在呈现超图在复杂系统研究中的多维度价值，助力深入理解复杂系统的运行规律与优化策略。



分享内容大纲



1.引言

  • 复杂系统研究背景

  • 超图的概念及其重要性

  • 研究目的与报告结构

2.超图中的级联失效模型与系统鲁棒性

  • 理论

  • 模型

3.超图的结构分解与核心节点识别

  • k-核

  • （k,q）超核分解

4.总结与展望

  • 研究成果总结

  • 研究局限与未来方向





主要涉及到的知识概念



超图, Hypergraphs

复杂系统, Complex Systems

级联失效, Cascading Failures

系统鲁棒性, System Robustness

结构分解, Structural Decomposition

核心节点, Core Nodes

渗流, Percolation





讲者介绍




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刘润然，博士，杭州师范大学阿里巴巴商学院教授。在New J. Phys.、Commun. Nonlinear Sci.、Phys. Rev. E等权威期刊共发表SCI论文40篇，编写《网络渗流》一书获中国科学著作出版基金资助。主持完成国家自然科学基金项目2项，浙江省自然科学基金一般项目1项，中国博士后科学基金面上项目1项。曾获中国计算机学会自然科学奖二等奖。担任中国工业与应用数学学会复杂网络与复杂系统专业委员会委员。



参考文献



   

  1. Sun, H., & Bianconi, G. (2021). Higher-order percolation processes on multiplex hypergraphs. Physical Review E , 104(3), 034306.

  2. Chen, L., Zhu, Y., Zhu, J., Cui, L., Ruan, Z., Small, M., Christensen, K., Liu, R.-R., & Meng, F. (2025). A simple model of global cascades on random hypergraphs. Chaos, Solitons & Fractals , 193, 116081.

  3. Sun, H., & Bianconi, G. (2024). Higher-order triadic percolation on random hypergraphs. Physical Review E , 110(6), 064315.

  4. Qian, C., Zhao, D., Zhong, M., Peng, H., & Wang, W. (2024). Cascading failures on interdependent hypergraph. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation , 138, 108237.

  5. Bianconi, G., & Dorogovtsev, S. N. (2024). Theory of percolation on hypergraphs. Physical Review E , 109(1), 014306.

  6. Bianconi, G., & Dorogovtsev, S. N. (2024). Nature of hypergraph k-core percolation problems. Physical Review E , 109(1), 014307.

  7. Pan, X., Zhou, J., Zhou, Y., Boccaletti, S., & Bonamassa, I. (2024). Robustness of interdependent hypergraphs: A bipartite network framework. Physical Review Research , 6(1), 013049.

  8. Liu, R.-R., Chu, C., & Meng, F. (2023). Higher-order interdependent percolation on hypergraphs. Chaos, Solitons & Fractals , 177, 114246.

  9. Liu, R.-R., Jia, C.-X., Li, M., & Meng, F. (2023). A threshold model of cascading failure on random hypergraphs. Chaos, Solitons & Fractals , 173, 113746.

  10. Lee, J., Goh, K.-I., Lee, D.-S., & Kahng, B. (2023). (k, q)-core decomposition of hypergraphs. Chaos, Solitons & Fractals , 173, 113645.





相关专著推荐




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作者：刘润然 李明 吕琳媛 贾春晓

出版时间：2020-12-17

ISBN：978-7-04-053794-9



渗流模型源于统计物理学，以其简单的规则与丰富的物理内涵受到广泛的关注。随着20世纪末网络科学的兴起，渗流模型的思想、规则、理论方法、模拟算法等渗透在网络科学研究的各个领域。

本书以渗流理论为基础，结合复杂网络研究中的实际问题，着重介绍了经典渗流模型在网络科学中的应用和发展，包括网络鲁棒性、网络社团识别等网络结构问题，以及级联失效、疾病和信息传播、交通流等动力学问题。在这些问题中，渗流模型及其理论或以定性概念出现或以动力学模型出现，进行解析研究或模拟计算，通过网络渗流理论将形形色色的网络科学问题联系起来，并且以解决实际网络科学问题的方式进行布局。

本书对于网络科学研究人员，以及相关专业研究人员都具有一定的参考价值。





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直播信息
时间：2025年3月23日 周日 19:30-21:30

运行模式

从2025年3月7日开始，每周五19:30-21:30，持续时间预计 8-10 周左右，按读书会框架设计，每周进行线上会议，与主讲人等社区成员当面交流，会后可以获得视频回放持续学习。


报名方式

扫码填写报名信息。

斑图链接：https://pattern.swarma.org/study_group/59?from=GraphScienceLab

扫码参与「复杂系统网络动力学」读书会，加入群聊，获取系列读书会回看权限，加入复杂系统自动建模社区，与社区的一线科研工作者沟通交流，共同探索复杂系统自动建模这一前沿领域的发展。

复杂网络动力学读书会


集智俱乐部联合合肥工业大学物理系教授李明、同济大学副教授张毅超、北京师范大学特聘副研究员史贵元与在读博士生邱仲普、张章共同发起「复杂网络动力学」读书会。本次读书会将探讨：同步相变的临界性、如何普适地刻画多稳态与临界点、如何识别并预测临界转变、如何通过局部干预来调控系统保持或回到期望稳态、爆炸逾渗临界行为的关键特征、不同类型的级联过程对逾渗相变的影响有何异同、高阶相互作用的影响能否等效为若干简单机制的叠加、如何有效地促进人类个体间的合作等问题。

读书会计划从3月7日开始，每周五晚19:30-21:30进行，持续8-10周。诚挚邀请领域内研究者、寻求跨领域融合的研究者加入，共同探讨。

复杂网络上的自组织与集体行为：从扩散、相变到博弈 | 读书会3月7日启动

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