兩種交互式信息傳播網(wǎng)絡的傳播模型比較研究_圖文

1、第26卷第3期2008年6月科學學研究Studies in Science of ScienceVol-26No.3Jun.2008文章編號:l0032053(2008030476一04兩種交互式信息傳播網(wǎng)絡的傳播模型比較研究唐,四慧,楊建梅(華南理工大學工商管理學院,廣東廣州510640摘要:對中國產(chǎn)業(yè)集群網(wǎng)論壇用戶提問與回答的關系數(shù)據(jù),建立了一個以自我中心,包括832個用戶的知識傳播網(wǎng)絡模型。將該傳播網(wǎng)絡的傳播模型與watts通過Email方式建立的信息傳遞網(wǎng)絡模型相比較。結合經(jīng)典的傳染模型和滲流模型及這兩種信息傳播網(wǎng)絡的特點給出了相應的傳播模型。不同的傳播模型有不同的提高信息傳播廣度的方

2、法:基于社會網(wǎng)絡的信息傳播不僅要提高信息傳遞者的激情而且要提高社會網(wǎng)的連通性,基于論壇回復關系的信息傳播網(wǎng)絡只需提高用戶的回復激情就可擴大信息傳播的廣度。同時還給出了兩種方式的難易程度,根據(jù)難易程度建議依據(jù)信息的不同性質(zhì)在不同的網(wǎng)絡中進行傳播。關鍵詞:社會網(wǎng)絡;回復關系網(wǎng)絡;sIs模型;滲流理論中圖分類號:G20文獻標識碼:A研究網(wǎng)絡結構的最終目的是為了理解和解釋構建于這些網(wǎng)絡之上的系統(tǒng)的運行方式。例如,我們要了解萬維網(wǎng)的拓撲結構是如何影響網(wǎng)上沖浪和搜索引擎的;要了解社會網(wǎng)絡的結構是如何影響信息傳播的。對發(fā)生在那些網(wǎng)絡之上的物理(或生物或社會過程的模型行為進行研究,這一前沿上的進展要比網(wǎng)絡結構

3、研究方面的進展緩慢。研究網(wǎng)絡最初且仍是主要的原因之一是了解疾病和其他事物(信息、計算機病毒、謠言在網(wǎng)絡上傳播的機制。例如研究性接觸網(wǎng)絡¨。的主要目的是幫助我們了解性傳播疾病的擴散并實施可能的控制。同樣,研究E哪ail聯(lián)系網(wǎng)絡H兒糾的目的是為了了解計算機病毒是如何傳播的。交互學習是傳播隱性知識的重要途徑,因此研究交互類信息傳播工具對于隱性知識的傳播有重要的意義。研究傳染病的傳播與信息的傳播非常相似,不同的是傳染病人們要去控制或制止它的傳播,而信息的傳播人們考慮得更多的是怎么加速它的傳播和擴大它的傳播范圍。因此研究基于網(wǎng)絡的信息傳播模型在信息化的今天就顯得尤為重要,找出不同的傳播模型,并

4、通過改變模型中的關鍵變量來達到改變信息傳播范圍的效果是本文章要討論的重點。1傳染模型科學家們設計了形形色色的網(wǎng)絡傳播模型M】,其中最為著名的是SIS模型和SIR模型。在SIS模型中,每一個節(jié)點只能處于兩種離散狀態(tài)中的一種,一是易感的,二是已被感染并具有傳染性的。在以往的研究中,科學家把幾乎全部的精力放在對傳播規(guī)則的討論上,并沒有給予網(wǎng)絡拓撲結構應有的關注。1.1SIS模型疾病在網(wǎng)絡上傳播最簡單的模型是傳染病的sIR模型,它將人劃分為三類:易感類(susceptible, S,這類人并未染病但暴露于染病人中則會受到疾病的侵入;傳染類(infective,I,這類人已感染有疾病并會把它傳播給其他人

5、;康復類(recovered,R,這類已從疾病中康復并且有了永久的免疫力,從而不會再次感染上疾病也不會把它傳播給其他人。并非所有的疾病其康復者都具有免疫力。攜帶這種病的人治愈后不是從傳染類轉(zhuǎn)到康復類,而是轉(zhuǎn)回到易感類。在信息傳播模型中,人在收到信息后我們簡化為兩種狀態(tài),一種是會把信息傳播下去就是I 類,另一種是遺忘了,這時他又重新變?yōu)镾。這時信息傳播模型就可用SIS模型表示。這時信息傳播的收稿日期:20070823;修回日期:20071l一29作者簡介:唐四慧(1974一,女,湖南人,講師,博士,研究方向為復雜網(wǎng)絡、知識管理。楊建梅(1946一,女,陜西人,教授、博士研究生導師,博士。研究方向

6、為系統(tǒng)與復雜性及產(chǎn)業(yè)決策。第3期唐四慧楊建梅:兩種交互式信息傳播網(wǎng)絡的傳播模型比較研究477動態(tài)變化可用微分方程來描述:J.J:警=一盧如+yi,豢=盧缸一7i(1假設任一易感類個體每單位時間都以一致概率口從任一傳染類個體傳染上疾病,同時傳染類個體康復的比率為某一隨機常量y。這一模型稱為充分混合模型。但在現(xiàn)實中,疾病僅能在那些與一類或另一類人有實際身體接觸的人之間傳播,接觸網(wǎng)絡的結構對于疾病的發(fā)展模式很重要。1.2基于網(wǎng)絡結構的傳染模型方程(1中出現(xiàn)的量歷代表易感類個體被其鄰接個體傳染的平均比率。pastorsatorras和Vespig-nani對度數(shù)矗為的頂點做了一個替換口i_+從(A,其

7、中A是經(jīng)接觸單個傳染類個體而傳染上疾病的比率,9A為位于邊的另一端的鄰接個體實際上屬于傳染類個體的概率。對式中保留的變量s和iPastor_Satom8和Vespignani分別用s和屯來替換,它們分別代表屬于易感類或傳染類的度數(shù)為.|的頂點個數(shù)占頂點總個數(shù)的比例81。這時重寫方程(1I:竿=丘A9(A(1一i。一屯(2口E這里設y=1。在這個公式中,考慮了網(wǎng)絡的結構由居,9(A兩個因子可以體現(xiàn)。1.3滲流模型發(fā)生在網(wǎng)絡上的過程中最先得到全面而徹底的研究是滲流過程。滲流模型于19世紀50年代被提出,主要動機之一是為了構建疾病傳播模型。模型假設一個規(guī)則的網(wǎng)絡如二維網(wǎng)格,每條邊以概率P 存在。滲流

8、理論主要研究的是否存在一條路徑可以從網(wǎng)格的一邊到達網(wǎng)格另一邊。如果P比較小,則只會存在小的集群;但如果P值達到一個臨界值P。,則滲流集群就會出現(xiàn)(圖1。這里的臨界值P。與傳染病學中的“傳染閥值”相對應,大于該閥值則可能爆發(fā)傳染病,并且滲流集群的大小對應的就是傳染病爆發(fā)的規(guī)模大小¨。P=0.315P=O.525圖l不同P值的二維網(wǎng)格的邊滲流圖注:它顯示了一個在2維網(wǎng)絡格中的邊滲流。點被放在一個的平面網(wǎng)格中,點點間的連邊概率為P。當P=O.315時(左它低于Pc=0.5,這時只出現(xiàn)了一些孤立的小的集群;當P=o.525時(右,大的滲流集群出現(xiàn)。整個網(wǎng)格基本都被連入該集群,尋找一條滲流路徑

9、就非常容易。在人們重新審視網(wǎng)絡結構對傳播的影響時,研究者們把滲流模型重新在復雜網(wǎng)絡或是服從冪律分布的網(wǎng)絡環(huán)境下進行考慮,發(fā)現(xiàn)只要冪律的冪指數(shù)小于3,就不存在非零的傳染閥值。這對傳染病學來說是一個極大的挑戰(zhàn),因為它意味著疾病總會在這樣的網(wǎng)絡中擴散開來,但對于信息或知識的傳播確是一個好消息,它表示信息或知識的擴散總是可以覆蓋整個網(wǎng)絡。問題是如果構建這樣一個冪律大于3的信息傳播網(wǎng)絡。下面我們來看兩個實際的信一息傳播網(wǎng)絡,以期尋找一個可以改變網(wǎng)絡結構的方法,用來推進信息的傳播廣度。2基于社會網(wǎng)絡的信息傳播模型2001年秋,Watts成立了一個稱為小世界的項目,開始在全世界范圍內(nèi)重做類似Milgram的

10、小世界實驗,Milgram和Travers曾在20世紀60年代末做過實驗證明世界上任何兩個人可以以平均不大于科學學研究第26卷6的中間熟人來進行聯(lián)絡。實驗設置了分布在13個國家中的18個目標對象,每個目標對象在年齡、種族、職業(yè)、社會經(jīng)濟層次上存在差別;實驗參與者是網(wǎng)上注冊的用戶;聯(lián)系的方式用E.mail。共有98847個用戶在網(wǎng)上注冊但只有25%的用戶啟動了信息傳遞活動。最終包括啟動者與后繼參加者共有61168人,啟動了24163條信息鏈,完成的信息鏈(到達目標對象的共有384條。從實驗結果看,到達信息鏈的平均長度為4.05,基本上可以證明Mil-gram的小世界的結論¨。但watt

11、s發(fā)現(xiàn)另一個問題,就是目標對象的信息到達率僅為1.46%,98.54%的信息鏈并沒有到達目標對象。從這一結果來看,信息在這一社會關系網(wǎng)的上傳播是不成功的。且在信息的到達分布上也是不均勻的,美國的一位教授共收到168條,有1698個實驗者試圖與他聯(lián)系;而在克羅地亞、印度尼西亞的兩個目標對象收到的信息是O,分別有1525,1956個實驗者試圖與他們聯(lián)系。這樣的網(wǎng)絡結構更象圖1中左圖,整個網(wǎng)絡存在小的孤立的小集群,整個網(wǎng)絡并非是連通的,有些點與點之間不存在相連的路徑。在他們的實驗中,每一條信息鏈的回復率僅為37%,這可以看成是發(fā)生在該不連通的社會網(wǎng)絡上的信息傳播,點與點的平均連接率僅為37%,點與點

12、的連邊概率低于滲流概率。由此可以看出社會關系網(wǎng)并不是一個全連通網(wǎng)絡,上面存有孤立的點或小的集群,再加上點與點之間的連邊率低于滲流概率,從而導致信息的不可達,低的信息到達率?；谶@樣的網(wǎng)絡結構進行信息的傳播,筆者認為它的傳播模型應屬于公式(2矗i.二予=|jIA9(A(1一iI一屯(2D如果要提高信息傳播的廣度,我們不僅要考慮是單個傳染類個體經(jīng)接觸而傳染上疾病的比率,此網(wǎng)絡中的信息傳播就是要提高點與點的連邊率,提高參與者的熱性;同時還要考慮承載信息傳播的社會網(wǎng)絡的結構問題,要提高該網(wǎng)絡的連通度。因為該實驗要求信息的發(fā)出者與信息的接收者必須認識,必須有真實的接觸,這里要求實驗參與者要有廣泛的社會關

13、系或積極的發(fā)展社會關系。watts對低的信息到達率的解釋是如果個人在搜索遠處的目標對象時,缺乏足夠的動機或動力的支持,則信息鏈會中斷,如果能夠稍稍提高搜索者的動機或動力將會在一定程序上提高搜索成功率,這可以理解為提高。watts對實驗中的信息傳遞網(wǎng)絡中參與者的關系類型、關系如何建立、關系的強度也進行了統(tǒng)計(表1。表l關系類型及關系起源統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源:watb的實驗數(shù)據(jù)。由表l可以看出社會關系網(wǎng)絡是如何形成的,工作和學習占幾乎一半。但要建立這樣的關系必須要有相應的經(jīng)歷。因此通過社會關系網(wǎng)絡去傳播信息在改變網(wǎng)絡連通度時,會是耗時的。3基于網(wǎng)絡論壇的信息傳播模型在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,通過不同的應用人與人之間

14、建立了非常多種的虛擬關系¨¨,例如QQ上建立的朋友關系,論壇中發(fā)貼者與回復者間的信息交流關系等,同時也構成了一種可交互的信息傳遞網(wǎng)絡。基于這種關系構成的網(wǎng)絡近似于規(guī)則網(wǎng)絡,每對用戶間的提問與回答關系存在的可能性可簡化為以同樣的概率P存在。筆者調(diào)查了地方產(chǎn)業(yè)集群網(wǎng)的論壇(圖2論壇知識傳播網(wǎng)絡圖該論壇的注冊用戶數(shù)為4746,有1770個用戶發(fā)出貼子(包括提問或回答其他人的問題,本文將第3期唐四慧楊建梅:兩種交互式信息傳播網(wǎng)絡的傳播模型比較研究這些發(fā)出貼子的人等同于Watts社會網(wǎng)絡實驗中啟動信息鏈的人。運用社會網(wǎng)調(diào)中常用的“滾雪球”抽樣法(snowball s棚pling

15、68;引,共取樣本832個,目標對象的信息到達率為47.01%。截止到抽樣日,論壇中共有主題數(shù)1532,回復人數(shù)為0的主題共有494,這樣我們可以計算出回復率為67.75%,同樣可將點與點的平均連接率視為67.75%,甚至更高因為一個主題的回復數(shù)往往不止一個。這樣的網(wǎng)絡結構更象圖1中右圖,點與點的連邊概率高于滲流概率,整個網(wǎng)絡存在大的集群。基于這樣的網(wǎng)絡結構進行信息的傳播,筆者認為它的傳播模型應屬于公式(1】。j:睪=一盧fs+7i,拳=盧如一yf(1“它可以看成是發(fā)生在規(guī)則網(wǎng)格上的一次滲流,或是一次知識傳播,在該網(wǎng)格上個體與個體之間的連接概率是相同的;傳播率高于滲流率,因此在該網(wǎng)格上出現(xiàn)大的

16、滲流集群。從上面的公式我們可以看出要提高基于論壇的信息傳播廣度,只要提高B,這里我們可以理解為論壇中用戶回貼的激情。對于一個社區(qū)來說,激勵系統(tǒng)中常用的機制是聲望的循環(huán)。聲望是標志一個人在過去所作貢獻的報酬機制,在該論壇中每個用戶都有一個威望值,根據(jù)威望值的不同將用戶分為終級會員、超級會員等。4結論與啟示文章在對比分析了兩種不同的承載信息傳播的網(wǎng)絡結構及其傳播模型后,針對不同的傳播模型中的關鍵因子,提出了不同的擴大信息傳播范圍的方法。在基于社會網(wǎng)的信息傳播網(wǎng)絡中,由于社會網(wǎng)絡本身不是連通的,所以我們在擴大信息傳播范圍時不僅要考慮提高信息傳遞者的激情,而且要改善社會網(wǎng)絡的結構,提高它的連通度;對于

17、基于因特網(wǎng)的論壇的信息傳播,論壇中的用戶發(fā)貼與回復的關系網(wǎng)絡近似于一個規(guī)則的網(wǎng)格,它是連通的,所以在擴大這個網(wǎng)絡中信息傳播的廣度時,僅需考慮提高用戶的回貼熱情即可,論壇中現(xiàn)用的威望循環(huán)機制是一個較好的提高回貼激情的機制。對比分析后,同時也可以看出要提高基于社會網(wǎng)絡的信息傳播廣度的難度要大一些,因為信息傳播會受制于社會網(wǎng)絡的結構,而要改善社會網(wǎng)絡的結構所需的時間是比較常的,因為人與人之間的社會關系主要來自于工作與學習,這個過程是耗時的。而提高論壇中信息傳播的廣度則顯得要容易些。有了這樣的約束,我們可以考慮將不同的信息在不同的網(wǎng)絡中進行傳播,用以提高信息傳播的廣度。文章在數(shù)據(jù)搜集和處理方面還顯粗糙

18、,需要繼續(xù)努力。對提高信息傳播的廣度來說,2種網(wǎng)絡具有各自的傳播特點,如何將這兩種網(wǎng)絡的傳播特性與信息的特點相結合,以達到最好的信息傳播效果,應該是一個有價值的研究方向。參考文獻:1Gupta s,Ande陽on R M,May R M.Network8of8exualcontacts:Implication8for the pattem of叩mad of HIVJ.AIDs,1989,3:807817.2Klovdahl A s,Potter8t J J,woodh伽8e D E,et al,so.ci8l nehvorl【8and inl毫ctiou8di8ease:tlIe color

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22、ution of an Intemet D8ting Community,condma0210514V2.12劉軍.社會網(wǎng)絡分析導論M.北京:社會科學文獻出版社,2004.1下轉(zhuǎn)第538頁538科學學研究第26卷科學規(guī)律整體認識的深化。為免出現(xiàn)這樣類似“木桶效應”的后果,基礎研究的學科發(fā)展布局更需全面考慮。論文是衡量學科建設水平的重要指標之一,要全面衡量我國學科建設的績效還需要補充更多的學術指標。由于一些國家必須常常集中做其它事情,而不是推進其科學基礎的發(fā)展,因此,從論文份額和引文份額來比較我國的科學結構與泰國的科學研究結構顯然不合適,當在世界范圍內(nèi)進行國家科學研究的結構比較時,應該考慮人口、

23、收入和其它一些因素間的差異。參考文獻:1Braun T,Gl船1w,schubert A.科學計量學指標2345632國自然科學文獻與引文影響的比較分析.北京:科學出版社,1989.David A King.The Scienti矗c Impact of NationB.Natu弛J.2004,430:3ll一316.Kostoff R N,Bri998M B,Ru8henberg R L etc.7Ihe Stmc-nlre蛐d Inft&stmcture of ChineBe Science and TechnologyR.DTIc Technic8l Report ADA4433

24、15,2006.趙紅州,蔣國華,鄭文藝.關于基礎學科結構問題一蘇、美兩類學科結構的比較J.中國科學基金,1990,(2:4148.中國科技論文統(tǒng)計與分析課題組.中國科技論文統(tǒng)計與分析年度報告M.北京:科學技術文獻出版社.2006.劉思峰,黨耀國,方志耕.灰色系統(tǒng)理論及其應用M.北京:科學出版社,2004.Prediction and relatiVe dynamic perfbrmance on6eld of research of ChinaYUE Hongjiang(Nanjing unive瑪ity of Aeronautic8and Astmn鋤tics,Nanjing210016,c

25、hinaAbstract:With the ESI databa8e,thi8paper make8dynamic analysis on20Field8of re8earch perf0珊ance of China fbm gmwth in pape礙and citation8,陽vealed compamtive advantage,assimilated coe仿cient,grey p聆diction.Some quantitative chamcteri8ticB of the science st川ctum of the8cience8y8tem afe revealed.Key

26、words:8t兀lctu聆8of8cience;dynamic perfo瑚ance;revealed comparative advantage;assimilated coemcient;grey prediction(上接第479頁Study of two diffUsion model of mutual infOrmation spreading networksTANG Sihui.YANG Jianmei(Faculty of BusineB8Admini8tmtion,Soutll China unive瑪ity of Tech,Guangzhou510640,ChinaAbstract:Ba8e on the relation data of ques