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复杂网络在区域集群经济发展中的风险及控制研究.pdf

复杂网络在区域集群经济发展中的风险及控制研究

李茜 2012-12-16 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《复杂网络在区域集群经济发展中的风险及控制研究pdf》,可适用于经济金融领域,主题内容包含江苏大学硕士学位论文复杂网络在区域集群经济发展中的风险及控制研究姓名:王忠申请学位级别:硕士专业:系统工程指导教师:姚洪兴江苏大学硕士学位论文摘要复符等。

江苏大学硕士学位论文复杂网络在区域集群经济发展中的风险及控制研究姓名:王忠申请学位级别:硕士专业:系统工程指导教师:姚洪兴江苏大学硕士学位论文摘要复杂性科学被称为“世纪的科学"在经济管理领域中存在大量复杂问题如群体决策、管理创新、经济发展等这些问题都需要运用复杂性科学的理论及方法加以研究。复杂网络理论是复杂性科学理论的重要前沿分支之一。本文综合运用复杂网络理论、经济学理论及管理学原理等多学科理论与方法研究区域集群经济发展中的风险及控制问题。本文主要包括以下几方面内容:第一章简要论述课题研究背景、目的、意义、内容、结构及方法。第二章阐述复杂网络基本理论与方法及区域集群经济的内涵、本质与特征概述。第三章讨论了复杂网络的同步优化问题通过仿真实验研究了随着网络拓扑结构的变化网络同步能力变化的趋势。第四章探讨了复杂网络视角下集群经济风险及控制讨论了网络测度指标运用复杂网络理论及方法对集群经济风险进行分析探讨了一个简化集群经济网络系统的静态稳定性及有效性。研究了基于复杂网络的集群经济风险控制机制、原则与策略。为有效抵御集群经济网络风险提出一个理论模型最后讨论了两种典型集群经济模式的风险控制措施。第五章研究集群经济风险及控制目的是为了从整体上提升区域经济竞争力进而促进区域城市经济社会的协调可持续发展。通过分析与比较多项数据指标发现镇江市在长三角区域城市中经济与社会各项指标的位次比较靠后因此针对镇江集群经济发展中存在问题及风险因素提出基于复杂网络的镇江集群经济持续发展措施与建议。关键词:复杂网络区域集群经济网络同步优化风险控制发展措施江苏大学硕士学位论文ABSTRACTScienceofComplexityisregarded弱“thescienceofthcentury'’therearemanycomplexproblemsinthesystemofeconomyandmanagementsuchasgroupdescioninnovationofmanagementeconomicdevelopmentandetc.AlloftheseproblemsareintheneedofapplicationofthetheoryandmethodofScienceofComplexity.Complexnetworkisanimportantbranchofscienceofcomplexity.Inthispaperweusethetheoryofcomplexnetworkthetheoryofeconomyandthetheoryofmanagementonthestudyofproblemsofrisksandriskscontrolintheeconomicdevelopmentofzoneindustrialcluster.Thispaperisorganizedasfollows:Inchapterweintroducethebackgroundthegoalthemeaningthemethodandthestructureoftheresearch.Inchapterwereviewthetheoryandmethodofcomplexnetworkandwealsobrieflyreviewthetheoryofregionalindustrialclusterincludeitsdefinitioncharacterizeandetc.Inchapterwediscusstheproblemsofoptimumofsynchronibilityofcomplexnetwork.Throughcomputerexperimentwealsodiscussthetrendofcapabilityofsynchronibilityofcomplexnetworkasthechangeofstructureofnetwork.Inchapterwediscusstherisksandriskscontrolindevelopmentofregionalindustrialclusterbasedoncomplexnetwork.Inthischapterwefirstlydiscussthestructureandmeasureindexofregionalindustrialclusterthenwediscusstherisksofregionalindustrialclusterbasedoncomplexnetworkwediscussthestabilityandefficiencyofasimplesystemofeconomicclusternetwork.wediscussthecontrolmechanismprincipleandstrategyofrisksinindustrialclustereconomybasedoncomplexnetworkandwealsoproposeamodeltoeffectivelyopposetherisksofeconomicclusternetworkatlastweoffersomestrategiestocontroltherisksoftwotypicalzoneindustrialcluster.InchapterThepurposeofresearchonrisksandriskscontrolofdevelopmentofregionalindustrialclustereconomyistopromotethetotalabilityofcompetitionandfinallypromotethesustainabledevelopmentofregionaleconomy.throughcomparisonoftheeconomicdateofzhengjiangwith江苏大学硕士学位论文othercitiesintheYangzeRiverdeltawefindthatzhen西iangiswellbehindintheaspectofzoneeconomyanddevelopmentofsociety.wefindtheproblemsandrisksintheZhenjiangindustrialclustereconomyandweoffersomestrategiesandsuggestionsforthefurtherdevelopmentofregionaleconomybasedoncomplexnetwork.Keywords:complexnetworkregionalindustrialclusteroptimumofsynchronibilityofnetworkriskscontrolapproachofdevelopmentIV学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口本学位论文属于J在年我解密后适用本授权书。不保密幽学位论文作者签名:五忠年b月荡日指导教师签名:汐争膨年厶月咯日独创}生申明本人郑重声明:所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:丢L年月『El江苏大学硕士学位论文第一章绪论.课题研究背景、目的及意义自然界中存在的大量复杂系统都可以通过各种各样的网络加以描述。一个典型的网络是由许多节点与连接节点的边组成的。其中节点用来代表真实系统中不同的个体而边则代表个体之间的关系有边相连的两个节点被看作是相邻的。例如计算机网络可以看作是自主工作的计算机通过通信介质如光缆、双绞线、同轴电缆等相互连接形成的网络不同城市可以用不同的点来表示城市之间的经贸、交通联系等可以看作不同类的边。对网络最早进行研究的是数学家基本理论是图论。经典的图论是倾向于用某种规则的拓朴结构模拟真实网络到了上世纪五十年代末期Erods和RnyitlJ建立了随机网络模型将概率方式引入图论的研究认为现实的网络连接是等概率的即两点之间的连接是随机连接。近半个世纪中随机图一直是科学家研究真实网络最有力的武器。最近由于计算机数据处理和计算能力的飞速发展科学家们发现大量的真实网络既不是规则网络也不是随机网络而是介于两者之间的网络。这样一些网络被称为复杂网络其中最重要的统计特性是小世界(small.world)效应和无标度(scale.free)特性。年WaRs和Strogatz提出基于人类社会网络的小世界(small.wodd)蜘d(嘲它通过调节一个参数可以从规则网络向随机网络过渡(图.)主要利用断链重连改变原有网络的结构加入随机性的连接得到一个随机网络。发现一种被忽视的网络结构。年Barabfisi和Alb瞰【五】提出了无标度(scale.free)网络模型(BA)。它的形成必须具备两个条件:增长和择优连接所生成的复杂网络度概率分布是幂律形式P(D=k一(图.)并具体利用平均场方法推导出y=。这两项工作揭开了复杂网络新的研究序幕。年Barabfisi和IAlbert副(BA)发现许多真实网络具有幂律型度分布即P(尼)~k~其中l<y<.Barab矗si和Albert将这种网络称为无标度(scale.free)网络.这一发现引起了网络研究者的极大兴趣人们开始思考导致这种宏观性质江苏走学硕士学位论文的微观机制是什么Barabfisi和Albert认为实际网络中的这种scal。慨现象来源于两个重要因素即增长机制和优先连接(preferentialattachmont)机制其中优先连接机制指一个新加入网络中来的点与网络中已经存在的点建立连接的概率正比于这些点的度值.基于这两个因素Barab缸i和Albert提出了著名的无标度网络模型.后来被命名为BA模型.Mossa等人Ⅷ考虑了优先连接机制中的随机成分.他们发现当在BA模型中引进信息过滤(informationfiltering)机制时能得到具有被截断的幂律型度分布和指数型度分布的网络.也正是BA模型的引入引发了复杂网络研究高潮。阳山r翮l廿帅棚恭”o鬲茹而磊赢了”图从规则网络向随机网络的转化江苏大学硕士学住论文。.d图IBA模型的幂律分布无标度网络主要利用概率方式研究。从动态演化角度来说无标度网络满足持续增长与偏好连接.对于不同的增长方式与偏好方式会得到许多种的BA模型的变化模型。度分布是无标度网络最重要的量化特征满足P(k)=k~。对于不同值的讨论虬发y值的成因探讨是研究无标度网络的重要方面。研究网络上的动力学行为.以及同步与网络拓朴结构的关系是复杂网络研究的另个重要的方向。复杂两络动力学行为研宄已经成为最受关注的课题之一。Pecora和Carrol研宄了线性耦合网络同步的稳定性问题给出了主稳定函数判据嘲。汪小帆和陈关荣p研究了耦合振子是连续系统的复杂网络的同步稳定性问题并对BA网络的同步现象作了研究发现无标度网络的同步状态在随机去掉节点时表现出很强的鲁棒性。李耀华【肄基于复杂网络理论通过计算上海股市中各股票价格波动闻的相关性运用三重的最小生成树(MSl算法建立了上海股市的股票网络模型。针对该股票关联网络具有无标度性但不具有明显的小世界性的特性提出了绝对介数指标并利用绝对介数分析得出了该股票网络中存在对网络稳定性起枢纽作用的节点。利用Matlab编程进行模拟仿真发现其网络受到攻击时具有对随机攻击的鲁棒性而江苏大学硕士学位论文对蓄意攻击的脆弱性。目前集中于一定区域内具有分工合作关系的不同规模等级的企业和与其发展有关的各种机构组织等行为主体通过纵横交错的网络关系密切联系在一起的产业集群形式的经济体成为当今世界经济发展的新亮点在一些经济区域内它不仅成为区域经济发展的主导而且也成为提高产业国际竞争力的新兴力量经过多年全方位立体式发展产业集群成为一个特殊的创新系统产业集群内的企业和其它机构聚集在某一特定区域内而且共享创新的条件和环境各行为主体间的创新活动演变成网络的联系方式产业集群和区域创新网络构成必然联系完成了技术创新系统从线性模式到网络模式的转变这种网络模式遵从网络结构运作规律目前基于复杂性理论复杂网络视角对这一创新系统的研究成为新的热点然而未来这一领域研究的前景如何未来发展空间多大仍然需要进一步界定与澄清需要从新的视角新的高度正视集群创新网络研究的进展与未来发展趋势从而以系统网络视角对产业集群整体创新体系进行分析和探讨把握其发展脉络推进这一领域研究创新【】。基于网络视角的企业集群创新系统研究始于Freeman】他首先提出了创新网络的概念认为创新网络是应对系统创新的一种新机制网络构架是基于企业间的创新合作在他之后Lundavalla将系统内容分为创新要素和创新关系两大类并提出了网络内的缄默知识概念OlafAmdtu则把创新看作各个参与者的协同群体认为网络的创新作用大于各个参与个体的创新能力总合Van与WaggemanH钉则深入探究了网络分类将创新网络细分为正式网络和非正式网络强调了创新网络的复杂性Stembergtl】在其论文中探讨了创新网络对创新环境的影响进一步分析了创新网络对创新的促进作用在国内黎继子【】从战略组织角度分析了创新网络并探讨了隐性知识在网络内的演化范伯乃们定义了城市创新网络的开放系统机制易将能从功能和结构上将创新网络的演化划分为三个阶段并分别确定了每一阶段的内涵和任务近年来基于网络视角的企业集群创新研究正在成为研究热点学者们借用多种研究工具进行了多方面的深入探索对网络的刻画主要分为概念框架创新功能和传播动力几方面研究方法也由社会网络分析扩展到复杂网络分析利用复杂网络模型更精确地刻画了创新网络的微观结构特征和发展过程网络分析的精髓在于将集群创新系统参与主体之间交错芜杂的关系进行抽象并发现其中的演化规律。江苏大学硕士学位论文区域集群经济是指在特定领域中大量在地理上临近、有相互关联的企业和相关中介机构以彼此的共通性和互补性相联结。集群经济作为一种新型的、具有明显区域特征的产业组织形式在全球市场上的竞争优势越来越明显。在大力推崇区域集群经济的竞争优势和正面效应的同时传统集群经济由于集群内部企业自主创新能力不足、网络组织拓扑结构等方面的缺陷等问题而引起的衰退和风险问题正在凸显集群经济的衰退会导致集群内企业的消亡或转移进而影响到区域经济的稳定与可持续发展。因此如何有效防范与控制区域集群经济风险是我国区域经济发展中亟待研究解决的重要问题。为此借鉴国内外学者对集群经济风险的已有研究与探讨为基础结合我国集群经济的发展现状深入分析我国集群经济面临的潜在风险并积极寻找有效的防范与控制风险的措施至关重要。本课题的研究具有一定的理论意义与现实意义。以往关于区域集群经济的研究较多地集中于论述区域集群经济的优越性与竞争力以及如何发挥区域集群经济的竞争力来促进区域经济的增长与持续发展等方面。在论述集群经济风险以及风险防范与控制方法等方面研究比较少综合利用复杂网络的相关理论与方法研究区域集群经济的风险与控制只是最近偶有专家、学者进行这一领域的探索。由此综合运用经济学理论、管理学原理、复杂网络理论与方法等多学科理论及方法进行这一领域的探索对于理论研究的深化、拓展以及促进现实区域经济的健康持续协调发展都有一定的意义。本课题的研究目的在于综合运用经济学、管理学、复杂网络理论等多学科理论及方法探索区域集群经济发展中存在的风险与风险控制方法等作一定的理论研究、模型分析与实证探索针对镇江集群经济发展中的不足与风险因素提出切合实际的发展对策与措施希望对促进区域经济社会的持续健康发展能起到一定的指导作用。.国内外研究现状..国外研究现状最早研究区域集群经济风险问题的学者可以追溯到新古典学派奠基人英国著名经济学家马歇尔(Marshall)在其经典著作《经济学原理》中研究了被称之为产江苏大学硕士学位论文业集群的产业区现象指出当集群内企业的数量超过一定的限度时土地、资本和劳动力价格就会上涨从而制约集群内企业的进一步发展集群本身也会开始衰落与面临各种风险。美国著名管理战略学家迈克尔波特在《簇群与新竞争经济学》()一文中指出产业集群自形成之后就处于动态演化之中在其发展过程中有可能因为创新体制僵化、垄断等内部因素和市场消费者的需求转移等外部因素的影响而面临风险失去竞争力。丹麦学者BentDalum在波特的研究基础上以北欧的无线通讯产业集群为例研究了技术生命周期的变化如何使得区域集群发展面临崩溃风险。奥地利经济学家Tichy.G()借鉴佛农的产品生命周期理论提出了产业集群生命周期的概念他把产业集群的发展过程分为形成期、成长期、成熟期和衰退期四个阶段指出如果一个区域经济过于依赖区域内集群发展时可能会由于某个产业或产品走向衰退而对区域经济产生负面效应引发结构性风险。结构性风险也可看作是产业集群由于产业老化或衰亡对区域经济形成的风险或将集群风险归结于区域内产品生命周期的完结。O.M.Fritz()在Tichy.G研究的基础上分析了外部经济环境对产业集群造成冲击而形成的周期性风险他认为周期性风险是突发的、不受人为控制的、有可能发生在产业集群发展的任一阶段。他提出由于经济周期波动对企业集群的冲击将集群风险归结为~种周期性风险。产业集群作为介于企业和市场之间的中间经济组织形式其对经济周期的反应是很敏感的当区域经济受到国家甚至是国际经济气候影响而波动时产业集群也会受到冲击并且外生性周期性风险一般不受集群控制可能发生在集群发展的任一阶段。瑞典学者哈堪森(Hakansson)和斯涅何塔(Snehota)提出了网络基本模型他们认为影响网络组织结构的基本变量(活动、行为主体和资源)和网络的构成关系(企业关系与网络)是彼此依存的。行为主体间的活动就是企业之间网络的协作与竞争行为同时网络组织中的个别企业不能逃脱它自己过去所创造的网络约束因而网络的形成还是一个自组织过程其演进具有路径依赖的特征。认为由富有活力的同为合作性竞争对手的中小企业构成的地方根植性网络可以基于信任关系和信息共享来管理但这种信任可能是暂时性的是非扩展性的信任关系。在国际竞争加剧的今天这种信任关系也可能成为保护传统方法的力量从而抑Nf},J新成为阻碍集群持续发展的力量。江苏大学硕士学位论文..国内研究现状仇保兴()在《小产业集群研究》一文中用信息经济学中“柠檬市场"模型来解释浙江永康保温杯市场存在的过度竞争现象以及原因。蔡宁等人()从网络的视角对产业集群风险进行研究他们认为具有根植性企业间的网络关系是企业集群的本质特征企业集群的竞争力与企业内部网络间结构具有紧密关系网络中的社会资本(信任或声誉)、技术、信息、知识、人才以及物资等都是企业竞争力的来源但同时这种网络结构本身也蕴涵着风险。随着环境的变化、集群内部的竞争与演化集群会变得僵化失去弹性专精的特征滞后于环境的变化最终可能会导致集群走向衰败。认为集群的网络结构是导致集群风险的重要原因之一。吴晓波等()、陈金波()从生态经济学角度借鉴生物群落繁衍、发展与衰退的进化规律探讨了产业集群的发展与演化过程与规律。吴晓波等借鉴植物学把产业集群的内生性风险称为“自稔性”风险。“自稔性"是指植物的自花结实性产业集群的“自稔性”风险是指集群借以产生优势的自身特性同时也是削弱集群应对外部环境变化的能力最终导致集群走向衰退的根本性风险。他们把网络化特征概括为四个:专业化分工、地理性临近、群内相互关联、协同与溢出效应认为这四大特征在构成集群竞争优势的同时也滋生了集群自身内生风险。陈金波从生物遗传、基因变异的规律出发探讨了企业集群的近交衰退风险。近交衰退的集中表现就是整个集群普遍陷入低效状态并产生格拉伯赫(Grabher)所说的“锁定效应”和路径依赖。指出如果没有外力的作用产业集群将如同一个封闭状态下的生物群落最终会产生进化的危机。在产业集群发展过程中由于路径依赖作用产业集群极易产生技术创新惰性风险、过度模仿风险资产专用性风险、战略趋同风险、封闭自守风险、结构僵化风险等这些风险阻碍了产业集群的进一步进化与变异从而影响新的产业组织形态的产生与发展。朱瑞博()分别对产业集群“自稔性"的四大风险进行分析认为可以通过模块化设计化解产业集群的内生性风险。易明等学者()认为考虑到经济发展是技术变迁和制度变迁共同作用的结果认为技术和制度始终是影响经济系统变化的重要因素因而单一的对集群风险描述性的论述显得缺乏理论支撑而应该运用学科交叉的研究方法从技术变迁和制度变迁层面挖掘集群风险产生的原因从而更好地为探索集群风险江苏大学硕士学位论文的化解途径提供更多的支持进而获得产业集群可持续发展相关理论的研究。王发明等运用组织生态学相关理论与方法从组织变革与结构惰性、选择限制、生存竞争三方面对集群经济面临的风险进行了分析。综上所述国内外学者对产业集群风险及控制问题进行了初步研究取得了一定的阶段性成果为进一步研究集群经济的风险提供了理论基础上述研究大都运用产业经济学与区域经济学等理论工具从宏观角度研究集群经济发展中的风险问题缺乏对集群风险的数量特征刻画、集群风险的衡量与测度指标缺少对集群风险的控制机制方面的研究缺少集群风险识别与控制方面的研究缺少对集群网络拓扑结构与集群经济风险之间关系的研究同时缺少对典型的集群经济模式中存在的风险的控制策略与措施的研究。实际上集群经济中企业间的网络关系是产业集群的本质特征集群经济的竞争力与其内部网络有紧密联系但这种网络关系是双刃剑网络力量的脆弱性与不稳定性可能会破坏集群经济的持续发展。从复杂系统的角度看集群企业网络的系统结构是集群经济保持整体性及其功能的内在根据强调从系统的结构角度去分析系统的功能是运用复杂网络理论进行相关研究的思路之一。由此本文将综合运用经济学、管理学以及复杂网络理论等多学科理论对这些领域进行有益的探索与研究。.课题研究方法、思路及内容本课题以经济学理论、管理学原理和复杂网络理论等相关多学科理论为指导本着辩证唯物主义、理论联系实际的原则主要采用了以下具体研究方法:()文献研究法。在复杂网络理论的发展与应用以及区域集群经济发展中的风险与控制方法等方面需要借鉴前人的研究与成果通过文献检索收集相关资料了解研究的动态与趋势为论文写作奠定基础。()案例与实证分析法。在对集群经济网络风险的因素分析与发展对策的研究中以镇江集群经济发展为例进行个案分析以增强论文的生动性与说服力。()模型研究方法。通过基本假设根据问题的实际情况构造特定模型以解释现象及其内在规律使得对现象的理解与解释具有内在逻辑性与严密性。()理论分析方法。根据相关理论的概念、定理、方法及其应用运用理论去分析实际中的现象揭示现象的内在本质与规律将理论与实际有机结合通过理论较好地指导实践活动。江苏大学硕士学位论文本课题的研究思路:将区域集群经济发展中的风险与控制问题放在复杂网络理论与方法的背景下去加以考察与研究按照理论研究、实证分析和模型分析的思维轨迹理论与实际相结合以求逻辑体系上的完整性与严密性。对区域集群经济发展中的风险与控制提出相应对策与措施建议针对镇江集群经济发展中的现状、不足与风险因素有的放矢提出发展区域集群经济的措施与策略。复杂网络系统理论是复杂性科学理论的前沿分支之一。本文简要介绍了复杂网络的概念、理论与方法并且运用复杂网络相关概念、理论研究了区域集群经济发展中的风险及控制问题。本文主要研究内容具体包括以下几个方面:第一章简要地论述课题研究背景、目的、意义、现状、内容、思路与方法。第二章阐述论文的相关理论依据论述复杂网络基本概念、理论与方法以及区域集群经济的相关理论概述。第三章讨论了复杂网络的同步优化问题通过实验研究了随着网络拓扑结构的变化网络同步能力变化的趋势。为第四章的研究奠定了基础。第四章探讨了复杂网络视角下的集群经济风险讨论了集群经济网络的结构分析与测度指标。探讨了基于复杂网络的集群网络经济风险的理论分析讨论了一个简化网络经济系统的静态稳定性及有效性探讨了理想全连通式集群经济网络系统的动态同步稳定性分析从集群经济网络系统的静态与动态两方面讨论了在一定的网络的拓扑结构下相关重要参数的变化对其动态同步稳定性和集群经济网络系统抵御外部风险能力的影响。研究了基于复杂网络的集群经济风险控制机制、原则与策略集群经济网络风险传导机理与风险因素的识别同时为有效抵御与控制集群经济的风险提出一个集群经济网络系统技术创新扩散的逻辑斯蒂(Logistic)模型最后探讨了两种典型集群经济模式的风险控制措施。第五章通过对镇江与长三角地区其它城市经济社会发展的多项指标比较分析发现同属长三角范围内的镇江在长三角区域内各市中的经济社会指标位次比较靠后对镇江提升竞争力的途径加以分析针对镇江集群网络经济发展中的不足与风险因素提出基于复杂网络的镇江集群经济发展措施与建议同时进一步探讨了区域城市经济社会的可持续发展问题。第六章是本课题的研究结论和对未来研究的展望。江苏大学硕士学位论文第二章复杂网络理论及区域集群经济概述.复杂网络基本概念及理论概述..小世界效应网络是用来说明单元之间关系的概念比如人与人之间的社会关系、物种之间的捕食关系、词与词之间的语义联系、计算机之间的网络联接、科学家之间的合作关系、电影演员之间的合作关系等等。网络也可以描述一些抽象的东西作为现象的背景舞台比如在接触关系网络上讨论传染病的传播计算机病毒在Intemet网络或邮件网络上的传播在引文网络上研究新思想的传播在科学家合作网络中科学家之间的相互影响。网络与现象结合还可以讨论网络的稳定性结构与功能的关系。同时网络本身的演化过程也是一个有趣的问题可以探求新的网络成长模式。年代StanleyMilgram作了一个著名的实验。通过平均人次的熟人传递就可以把社会中任意两个人联系起来。这一结果是小世界效应的首次直接验证了多数网络中的大部分顶点似乎都经过网络中的一些短路径相连。人们已经发现自然界中存在的大量网络既不是规则网络也不是随机网络而是介于这两个极限之间的小世界网络。粗略地说小世界网络就是其中基本单元之间的远程相互作用发达而且每个基本单元之间的相互作用比较完备的网络。()考虑一个无向网络如果两个顶点问有边相连记两点之间的距离为l。定义网络中的平均最短距离:=T上叱其中叱是从顶点f到顶点/的言以(刀)晓最短距离。()度一个节点所连接的边数叫这个点的度一般用k表示。()集群系数假定点’有k条邻边它至多存在吒=kv(后)/条边。定义C=k/C,.为集群系数(clusteringcoefficient)集群系数也翻译为簇系数。定义C为网络所有的点的集群系数的平均值。lO江苏大学硕士学位论文..无标度特性无标度网络就是与每个基本单元相互作用的其它单元数目的分布是幂函数的网络。无标度对意外故障具有惊人的强韧性随机去除某些交通节点并不会造成整个交通网络的瘫痪但如果蓄意对交通枢纽进行攻击和破坏就会迅速导致整个网络瘫痪。许多网络系统展示惊人的耐错能力体现了网络的鲁棒性。但是一旦关键的点被破坏整个网络会迅速瘫痪体现了网络的脆弱性。度分布从统计上来说无标度网络的度分布满足幂律分布。而随机网络满足泊松分布。无标度特性表明网络中的节点具有异质性。..复杂网络中的同步考虑由N个恒等扩散耦合结点组成动力网络每个结点上是n维动力系统这个网络的状态方程为:(.)其中xi=(t鼍..Jm)’R”是结点i的状态变量常数c>表示耦合强度。耦合矩阵A=(%)R肌Ⅳ表示网络的耦合矩阵如果节点f和歹结点(f/)之间有一条边相连即勖=%=l否则口扩=并且%=k。其中后为结点f的度。如果网络中无孤立的连接点集那么耦合矩阵A是对称不可约的。FR职”是决定f和结点(iJ)之间的变量耦合的矩阵这里假定两个节点变量对应分量的耦合。定义.动力网络(.)称为同步如果:xl(f)=X(f)==h(f)=J(f)(f寸)其中s(t)R”是孤立结点的解即j(f)=厂(s(£))其中s(t)可以是平衡点周期解或混沌吸引子。引理.耦合矩阵么具有如下性质:)O是A的重数为的特征值对应特征向量为(,,)rRⅣ。)A的所有非零特征值都小于O)存在一个酉阵=(办织九)使得A’以=以丸k=,N。这里丑五氏是么的特征值。Ⅳk=m一矿口Ⅳ纠C.X江苏大学硕士学位论文引理.()同步化状态是指数稳定的假设存在一个甩以阶对角矩阵D>与两个常数d<f>。对于所有dd使得【巧(s(f))订】DD【巧(s(f))订】一if'I了l这里。R”Ⅻ是单位矩阵。如果以d即ciI那么定义(.)下的同步是指数稳I^I定的其中孑是由孤立结点的动力学和内部结构矩阵所决定的常数(由网络的Lyapunov指数所刻划)。如的值越小I如I的值越大这表明网络(.)可以在一个很小的耦合系数下实现同步。因此在特定的耦合方式下耦合矩阵彳的第二大特征值表征了网络(.)的同步能力。Wu和Chua的工作表明:通常情况下只要耦合强度c足够大都会使耦合振子系统进入同步状态。引理.中的判据如果不满足(.)的形式可能就不成立了同时引理.也说明了对于网络的结构它的耦合矩阵的第二特征值对于同步能力的影响是很大的。汪小帆和陈关荣在【中进一步研究了动力学网络的同步条件。不失一般性令r=diag()那么(.)式写成:毫=厶(工f)i=,N毛=六(而)(.)引理。如果五一r/c那么(.)式定义的同步态是渐近稳定的其中r>是使单个节点的自反馈系统f毫=f,(x)Txl{j=^(x)(.)【xm=Z(工)的原点指数稳定所需的反馈强度的最小值即c目中的l司。Bar灿a与Pecora得到结果阜是独立于其它因素之外测量网络结构同步能力的条件其中,u是耦合矩阵的最小特征值即是绝对值最大的特征值。X一矿口Ⅳ纠C、X/、Z=.X江苏大学硕士学位论文..复杂网络传播动力学病毒在计算机网络上的蔓延、传染病在人群中的流行、谣言在社会中的扩散等都可以看作是服从某种规律的网络传播行为。由于以前的网络传播模型大都是基于规则网络的复杂网络不同统计特征的发现使科学家面临更改既有结论的危险。当然如果理论研究和实验结果都说明复杂网络上的传播行为与规则网络别无二致那么可以使用以前的结论。但是复杂网络上的传播行为与规则网络相比确实存在根本的不同。目前研究最彻底应用最广泛的传染病模型是SIR模型和SIS模型关于它们的讨论和较新的研究进展可以在文献【’'】中找到。在SIR模型中人群被划分为三类:第一类是易感人群(S)他们不会感染他人但有可能被传染第二类是染病人群(I)他们已经患病具有传染性第三类是免疫人群(R)他们是被治愈并获得了免疫能力的人群不具有传染性也不会再次被感染。假设易感个体在单位时间内被某个染病个体传染的比例为而染病个体的康复比例为厂并用sf.分别标记群体中S、I、R类个体所占比例则在SIR模型中疾病传播可以用下列微分方程组描述fds/dtpis{dildt=胚一声(.)I【dr/dr=但在实际传播中易感个体只有通过接触染病个体才能被传染如果把每个个体用网络中的一个节点代表两个个体可能接触就在相应的节点之间连一条边当一个易感节点的相邻节点是患病节点时疾病就会以一定概率感染易感节点这样传统的传播模型就可以自然地推广到一般传播网络中而方程(.)可以看作传播网络为完全图的一种特殊情况。Grassberger最早讨论了网络上的传播行为指出网络传播的SIR模型可以等价于网络上的键逾渗问题该结论最近由Sander等推广到了更一般的情形假设(.)式中的和并不是对每个节点都一致的而是分别服从分布P,CP)和e()Newman证明了网络传播的SIR模型等价于键占据率为T=II:o£(圮(y)P一声dfldr(.)因此只要知道网络的拓扑结构并根据其拓扑结构给出合理的确定分布只()江苏大学硕士学位论文和e(y)的方法原则上就可以得到网络传播的SIR模型的解析解。对于像肺结核、淋病这类治愈后患者也没有办法获得免疫力的疾病SIR模型就不适用了这时往往使用SIS模型该模型与SIR类似只是患者被治愈后自动恢复为易感状态因此对于SIS模型与(.)相对应的微分方程为:{ds/dt孳(.)【dildt=肛一、’与SIR不同SIS模型没有办法获得精确解。PastorSatorras与Vespignani矛用平均场方法给出了一个相当好的近似解假设度为k的顶点在网络中的比率为见令o(表示某个体相邻顶点为染病节点的概率其中五是易感个体在单位时间内被单个患病个体传染的比率他们得到了关于o(z)的一个隐式方程:A(一军而kpk=l(.)除了上述SIR和SIS模型外针对不同传染病的特点还有其他相应的传播模型比如对于免疫期有限的疾病往往利用SIRS模型进行分析对于潜伏期不可忽略的疾病可以引入潜伏人群的概念。Barthemy等细致地研究了SI模型中疾病爆发的传播特性发现传播的动力学结构具有层次性一般从度大的节点群一直到度小的节点群【考虑到不同亲疏关系的个体之间感染疾病的概率并不相同中科大小组讨论了含权无标度网络上的传播动力学特性其中边权用来表示个体之间接触的频繁程度研究发现边权对传播动力学特征有明显的影响从疾病爆发开始有一段很短的时间疾病以较慢的速度传播然后迅速上升到一个很高的峰值继而以幂函数形式下降疾病优先感染强度大节点没有出现明显的层次效应..区域集群经济概述..区域集群经济内涵与本质()区域集群经济内涵“集群(Cluster)’的概念的提出最早起源于生态学原意是指以‘共生”关系生活在同一栖所中的不同族群。著名战略管理学家波特(PorterM.E.)定义集群是指江苏大学硕士学位论文在某一特定领域内互相联系的、在地理位置上相邻的公司和机构的聚集现象它包括一批对竞争起重要作用的、相互联系的产业和其他经济实体。例如它包括零部件、机器和服务等专业化投入的供应商和专业化设施的提供者。集群还通常向下游延伸至销售渠道和客户并从侧面扩展到辅助性制造商以及以技能、技术等作为投入的相关组织部门。最后集群还包括提供专业化培训、教育、信息服务和技术支持的政府及其他机构如大学、标准制定机构、智囊团、职业培训提供者和贸易联盟等。此外新制度经济学家威廉姆森(O.Willialnson)从产业组织形式角度出发提出在介于纯市场和级层制组织之间存在大量的中间性组织这种中间性组织是克服市场失灵和级层制组织失灵、节约交易费用的有效的产业组织形式。由此可见区域集群是指一批具有生产上的共性、投入互补性和产出价值链内在联系密切的产业群和企业群体在一定区域内集聚的地缘经济现象。()区域集群经济本质区域集群经济的本质是一种中间性产业组织形式。产业集群是由一群独立而互相关联的中小企业依据专业化分工与协作建立起来的相对能够有效地克服市场失灵和内部组织失灵的一种中间性产业组织形式这种组织的结构是介于纯市场和层级组织之间它比市场经济结构稳定比层级组织形式更加灵活。借助这种特殊的组织结构形式企业之间能够建立长期有效的交易关系与经济联系不一定需要以契约的方式来维持相互关系而主要通过信任和承诺来进行协调。因此集群经济内的每个企业都可以获得集群以外的企业所没有的竞争优势。从此意义上看区域集群形成了一个区域创新网络。..区域集群经济特征()区域集群经济的地域化集聚产业相对集中的地方自然会形成地域优势根据地域优势进行科学分工是行业发展的规律。产业集群最显著的特征之一是相当数量的中小企业在一定的区域内集中布局由龙头企业带动、配套企业跟进构成自发性企业群落并通过衍生、扩张、拓展为更大范围、更大影响的区域布局从而集聚生产要素和释放规模效应。()区域集群经济的专业化分工lS江苏大学硕士学位论文区域集群经济的生产经营具有很强的专业化特征这也正是其能够不断成长的重要原因。专业化分工形成的社会化分工网络把人才的培训、销售网络的建立、运输成本的降低、原材料的供应等全部纳入到专业化的分工里。这种专业化和社会化的高度发展就有可能形成地区性新产品、新技术的孵化器国内外最新技术就会向该地区集聚从而形成企业集群发展壮大的良性循环机制。由于高度的专业化分工大量的劳动力得以就业不仅缓解了当地的就业压力还能使生产效率成倍提高。()区域集群经济的社会化协作随着区域集群经济的发展生产服务社会化程度不断提高推动服务性工种逐步从企业内部转移到企业外部一批专司服务的企业就会出现专业提供产前、产中、产后服务。同时区域集群经济的发展所积聚的人流、物流、资金流以及信息流还会带动运输、仓储、电信、餐饮、旅馆、娱乐、教育、卫生、中介服务、金融保险、房地产等行业的发展。()区域集群经济的集聚效应)区域集群经济网络系统知识信息的外’溢【。Marshall()最早关注集群经济的内外部效应现象。他指出产业在空间集聚能够使得更多的知识、信息、技能与思想在企业之间迅速传播与应用。Tallman等学者()认为区域集群企业由于经常交流会共同形成一些整体性知识从而使其区别于集群外其他企业这种集群层面上所积累的知识成为集群经济的竞争优势的重要来源之一。)区域集群经济网络系统弹性专精的生产方式。区域集群经济表现为区域集群内弹性专精的生产方式也称柔性专业化是指以弹性的、小批量的生产方式代替刚性的、大批量的生产方式。Bacattini等学者()认为区域集群经济的发展是在弹性专精基础上实现的产业集聚。这种生产方式由于专业化程度高企业间协同作用强提高了整体区域集群经济的竞争力。()区域集群经济的复杂网络结构区域集群经济所表现出来的内外部效应和弹性专精都是建立在内部组织之间组织与环境之间的关联之上的集聚过程也是各种关系的形成过程从这个角度看区域集群经济可以表现为集群内部独特的网络结构。区域集群的根植性、机构稠密性与区域创新网络等都是以集聚所带来的社会联系为研究对象。江苏大学硕士学位论文集群经济网络系统中每个企业用顶点表示企业之间的交流关系用代表知识、信息、商品和服务的具有流动方向的有向边表示这样就可以用有向网络表示集群经济网络系统.网络不依赖于顶点的具体位置和边的具体形态而表现出来的性质通常称为网络的拓扑性质相应的结构叫做网络的拓扑结构。复杂网络分析方法本质在于从统计角度考察节点连接之间的性质连接性质不同意味着不同的网络结构运用复杂网络理论的相关概念来刻画集群网络结构属性变量有:节点聚集程度、路径长度、度分布、网络规模、中心性等。其中主要以节点聚集程度、度分布以及平均最短路径长度来作为刻画产业集群经济结构的重要拓扑结构变量。)节点聚集程度。主要用聚集系数表示在集群经济网络中聚集程度反映了网络主体集团化程度即考察连接在一起的集团各自的邻近之中有多少是共同的邻近集群聚集系数反映网络中连接的疏密情况连接的疏密从一个侧面反映集群网络中社会资本的大小规模。)平均最短路径。网络的路径长度反映网络节点间发生联系所需要经过的路径长短在产业集群中类似于节点联系的难易程度与成本两个节点最短路径定义是在所有连通两节点的通路中所经过其他顶点最少的路径所有节点之间最短路径平均值即为平均最短路径长度。对于产业集群网络而言该参数决定了信息和知识在集群中传递的速度和难易程度也可以从另外一个角度来衡量集群网络主体之间整合资源的效率。)度分布。一个网络中节点的度表示节点连接的边的数量一个节点的度越大意味着该节点在网络中拥有众多的与之相联的节点整个网络的度分布用度分布函数表示网络的度分布刻画网络中每个节点与其他节点连接的数量分布规律是网络结构的重要几何特征与之相关联的两个概念是节点中心性以及网络中心性前者指的是节点在与其直接相连的邻居节点中的中心程度后者侧重于节点在整个网络中的中心程度表示的是整个网络的集中或集权程度。江苏大学硕士学位论文第三章复杂网络中的同步能力优化网络上的同步现象是一项重要的研究课题研究复杂网络的最终目标之一是理解网络拓扑结构对其他性质的影响。人们已经观察到的同步现象包括夏日夜晚青蛙的齐鸣、萤火虫的同步发光、心肌细胞和大脑神经网络的同步剧场中观众鼓掌频率的逐渐同步等等。在以往的研究中人们忽略了网络结构的影响。复杂网络上的同步能力与规则网络存在着明显的不同。通过实验研究了随着网络拓扑结构的变化网络同步能力变化的趋势。网络的同步能力优化也为后续讨论区域集群经济的风险及控制提供了理论基础。.复杂网络的动力学性质..复杂网络同步的稳定性分析如果在网络的每个节点上加上一个动力学系统这个动力学系统既可以是极限环也可以是混沌的吸引子而让有边相连的两个节点的动力学系统之间存在相互的耦合作用就形成了一个动力学网络。严格地说设网络有Ⅳ个节点第f个节点在n时刻的m维状态变量是石‘(刀)单个节点在不考虑耦合作用的时候满足的状态方程是加)=F(x‘(以))。H:R”专R埘是每个节点状态变量的函数用于对其它节点进行耦合。这样在存在耦合作用的情况下第f个节点所满足的状态方程是石‘伽)=F(x(以))仃Gf『H(x锄))(.)对于连续系统j=(工‘)盯G{『H(x’)(.)其中盯是耦合强度G。表示耦合矩阵G的矩阵元定义如下:q=E囊其中t是节点i的度人是节点i相邻的节点的集合。(.)耦合矩阵G包含了网络江苏大学硕士学位论文结构的全部信息。在耦合的作用经过一段时间的演化使得而(t)=X(f)==XN(f)=s(f)O啼)网络就进入了同步状态。但是并不是所有的网络在任意耦合强度或耦合方式下都能实现同步。Pecora和Carroll研究了线性耦合网络同步的稳定性问题给出了主稳定函数判据【】。首先假设:()所有的耦合振子都是完全相同的。()从每个振子提取的用于耦合其它振子的函数也是完全相同的()同步流形是不变流形()节点的耦合方式使在同步流形附近系统可以线性化。()和()是为了保证相空间同步超平面的存在假设()是为了使动力学系统和网络结构的稳定性图象更加清晰具体假设()是为了更好地应用线性近似这一研究耦合系统最常用的方法。在此基础上Pecora和Carroll逐步完成了当网络上的耦合振子系统的同步混沌态存在短波分岔时的同步稳定性分析提出用主稳定性函数方法确定动力学网络同步的稳定性。首先对动力学网络的同步流形进行线性稳定性分析当存在耦合作用时第f个节点所满足的状态方程是(.)在同步状态S附近对其线性化得到:三=DF(s)z‘仃G驴DH(s)z‘(.)其中z‘是节点i在同步流形s上的变分DF()和DH()分别是函数F和日的lm阶dacobian矩阵。利用mN阶矩阵z=(zz...zⅣ)重写(.):之=DF(s)zoDH(s)zG’(.)根据约当规范型理论上式的稳定性是由G的特征值y决定的设其对应特征值为e并且令u=z.er将e右乘(.)式得到:打=DF(s)oTDH(s)U(.)这样原来讨论的

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