集智俱乐部 2025年06月04日 21:02 

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导语


从社交关系的动态重组到神经信号的临界爆发,认识复杂网络中的实时动力学过程正重塑我们对系统演化的认知。在社交、生物、信息系统中,网络动力学过程被证实是涌现集体行为、临界相变等核心现象的基础机制,相关学者正探索共演化动力学与非平衡态过程临界行为这两大前沿方向,为揭示动态网络的演化规律开辟新视角。

「复杂网络动力学」读书会第十二期将由清华大学电子工程系博士后刘家臻分享,将展示网络中的动力学相变与关联性生长两类典型现象,揭示非平衡态动力学如何推动复杂网络结构的演化及临界现象的涌现,探索统计力学视角下的复杂网络动力学。本次分享将于6月6日(本周五)19:30-21:30进行,欢迎感兴趣的朋友参与讨论交流!
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分享简介简介




复杂网络中的动力学过程已成为多个学科的研究热点,实证研究表明,这些过程是许多重要现象的根源。本报告将探讨两类特殊的动力学过程:共演化动力学和远离平衡态的动力学过程。首先,我们提出了一个结合节点行为与网络结构共同演化的框架,揭示了共演化动力学下,网络会涌现节点属性与结构的协同极化、信息同质化等非平凡现象,并通过大规模实证数据验证了这一理论。其次,远离平衡态的复杂网络表现出非平衡态临界行为,这些行为与传统平衡态理论及量子非平衡态预期有显著差异。本报告将展示网络中的动力学相变与关联性生长两类典型现象,揭示非平衡态动力学如何推动复杂网络结构的演化及临界现象的涌现,强调非线性机制在其中的关键作用。




分享内容大纲




1. 复杂系统理论中的随机热力学方法:Fokker-Planck and Langevin Dynamics.

2. 随机图理论和复杂系统的关联性动力学简介

3. 共演化复杂网络动力学驱动下的集体行为产生机制

4. 非平衡复杂网络下的相变、集体行为、和关联性动力学





主要涉及到的知识概念




共演化网络动力学,coevolving network dynamics

随机热力学,stochastic thermodynamics

随机图,random graph

福克普朗克方程,Fokker-Planck equations

动态相变,dynamical phase transition

朗之万动力学,Langevin dynamics

伊藤过程,Ito process

非平衡复杂网络,non-equilibrium networks





讲者介绍




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清华大学水木博士后、清华大学电子工程系张克潜冠名博士后。入选国家级博士后人才计划。本科毕业于山东大学空间科学与物理专业。博士毕业于美国迈阿密大学(University of Miami)物理专业,导师为Chaoming Song教授。研究方向为复杂系统和统计物理,侧重于发展可解析理论模型并应用于复杂系统和复杂网络以及相关交叉学科研究。以(共同)第一作者在Physical Review Letters、Nature Machine Intelligence等期刊上发表科研成果。其研究成果被Nature Machine Intelligence、Physics World公开报道。





参考文献




  1. BAKSHY, Eytan; MESSING, Solomon; ADAMIC, Lada A. Exposure to ideologically diverse news and opinion on Facebook. Science, 2015, 348.6239: 1130-1132.

  2. PIAO, Jinghua, et al. Human–AI adaptive dynamics drives the emergence of information cocoons. Nature Machine Intelligence, 2023, 5.11: 1214-1224.

  3. LIU, Jiazhen, et al. Emergence of polarization in coevolving networks. Physical Review Letters, 2023, 130.3: 037401.

  4. TANG, Ying, et al. Learning nonequilibrium statistical mechanics and dynamical phase transitions. Nature Communications, 2024, 15.1: 1117.

  5. JOHNSON, Neil F., et al. New online ecology of adversarial aggregates: ISIS and beyond. Science, 2016, 352.6292: 1459-1463.

  6. Manrique, P. D., Zheng, M., Cao, Z., Restrepo, E. M., & Johnson, N. F. (2018). Generalized gelation theory describes onset of online extremist support. Physical review letters, 121(4), 048301.

  7. LIU, Jiazhen, et al. Dynamical Phase Transitions in Non-equilibrium Networks. arXiv preprint arXiv:2412.06704, 2024.

  8. ALBERT, Réka; BARABÁSI, Albert-László. Statistical mechanics of complex networks. Reviews of modern physics, 2002, 74.1: 47.

  9. BARABÁSI, Albert-László; ALBERT, Réka. Emergence of scaling in random networks. science, 1999, 286.5439: 509-512.

  10. Bianconi, G., & Barabási, A. L. (2001). Bose-Einstein condensation in complex networks. Physical review letters, 86(24), 5632.

  11. PAPADOPOULOS, Fragkiskos, et al. Popularity versus similarity in growing networks. Nature, 2012, 489.7417: 537-540.

  12. CALDARELLI, Guido, et al. Scale-free networks from varying vertex intrinsic fitness. Physical review letters, 2002, 89.25: 258702.

  13. Ching Jin, Chaoming Song, Johannes Bjelland, Geoffrey Canright, and Dashun Wang. Emergence of scaling in complex substitutive systems. Nature human behaviour, 3(8):837–846, 2019.

  14. KHAREL, Shubha R., et al. Degree-preserving network growth. Nature Physics, 2022, 18.1: 100-106.

  15. LIU, Jiazhen, et al. Correlated Growth of Causal Networks. arXiv preprint arXiv:2412.16647, 2024.




报名参与读书会




直播信息
时间:6月6日 周五 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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