项目名称: 基于耦合网络模型的遭袭复杂系统结构脆弱性研究

项目编号: No.61203138

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 自动化学科

项目作者: 孙世温

作者单位: 天津理工大学

项目金额: 23万元

中文摘要: 现实中几乎不存在理想的孤立系统,系统间彼此耦合且一个系统中出现故障会迅速波及多个系统并引发级联效应,因此研究遭袭耦合系统结构脆弱性问题具有极为重要的现实意义,是最近复杂系统和复杂网络领域的一个研究热点。本项目拟采用理论解析和仿真模拟相结合的方法开展以下工作:建立异种网络耦合系统模型,研究系统结构特征及遭袭下的系统动态变化过程;建立特征参数可调的耦合网络模型,给出网络宏观和微观特征参数与脆弱性度量指标间关联关系分析;提出更贴近现实情况的新型攻击策略(边攻击、具有防御能力系统的点攻击、基于局部信息的传播式攻击),分析系统遭袭过程中出现的渗逾相变行为;进一步探讨如何提升系统抗攻击能力,得到最优系统应该具有的结构特征;提出基于结构微调的优化方法。项目研究有助于深刻认识系统复杂性,以及准确发现系统安全隐患和薄弱环节,并为安全可靠系统设计、现有系统结构优化等提供科学的理论依据。

中文关键词: 复杂网络;相依网络;攻击;结构脆弱性;网络优化

英文摘要: Real-world complex systems are not ideally isolated, however they are interact with and depend on others, failures in one system can trigger a cascading process that completely destroys all the systems, thus the study on structural vulnerability of coupled network systems under attacks is of practical significance and become a new and hot research focus recently. In this project, using the methods of theoretical analysis and numerical simulation, 1) Based on the couple-network model with heterogeneous topologies, the structural and dynamical properties of systems under attacks will be studied; 2) coupled-network model with tuning parameters will be proposed and investigated to study the relation between structural properties and vulnerability parameters; 3) Three new attack strategies, including link-targeted attack, node attack with defense parameters and propagation attack based on local topology information, will be presented to investigate the percolation phase transition behaviors during sytem fragment process; 4) furthermore, methods in order to improve system robustness against attacks will be proposed, including optimal design of system with increased robustness and optimize existing system base on structural perturbation. The consequences of all the study can provide deep insights towards better unders

英文关键词: Complex networks;interdependent networks;attack;structural vulnerability;network optimization

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