發布時間:2022-05-07 09:09:41
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇復雜網絡論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
1復雜動力網絡的意義分析
諸多的軟件工程專家都表示,復雜動力網絡的研究具有劃時代的意義,例如,復雜動力網絡在解決如何提升大規模網絡的傳輸效率,不斷增加網絡的可信度和穩定性,以及避免惡意襲擊和隨機錯誤給人們所帶來的經濟損失等方面,都有著非常重要的作用。而且,這些問題的解決必須要依據復雜網絡的理論知識和技術上的發展。
2復雜動力網絡的特征分析
2.1復雜動力網絡的同步效應
網絡上的同步這是社會中廣泛存在的一種非常重要的非線性現象。并且在現實生活中,有著非常復雜網絡在弱耦合情況喜愛可以在很大程度上展示同步的傾向性,而且,在對于全連接的網絡中,無論是耦合強度大小,只要是網絡進行充分連接,對于一個全局耦合的網絡就一定要能夠進行相應的同步,對于最近的鄰居耦合網絡,若一個局部耦合網絡也不一定能夠進行同步,在更為寬泛的意義上看,網絡上的同步要分情況來看,有時是有優勢,但是有的時候也會有害處。有益的網絡同步可以更好地運用在軟件工程中去,例如,可以更好地運用在保密通信和語言涌現和組織管理的協調上進行高效運行,如果是有害的同步,則很有可能會造成傳輸控制協議的增加,或者是出現網絡信息堵塞的情況,從目前的情況來看,網絡上的同步在核磁共振和激光設備中運用更加廣泛和成熟。所以,對于有益的網絡同步,我們一定要切實采取各種技術手段來保持網絡系統上的同步性,但是,對于有害的網絡同步,就必須要加以制止。
2.2復雜動力網絡上的控制
復雜動力網絡由于具備大量的節點,以及相對復雜的拓撲結構,使得傳統的控制手段已經不能完全地適應當前軟件工程的運用。人們相繼提出了自適應控制和線性反饋控制、切換控制以及牽制控制等方面。在當前復雜動力網絡系統中,我們就不僅僅可以通過控制網絡上的所有節點來實現一個既定的目標,而且,在大多數的情況下,就是希望能通過控制盡量少的節點來實現各種目標,這就是牽制控制。復雜網絡的牽制控制方面,基本上有兩種不同的控制策略,主要是可以分為,隨機控制策略和目的性選擇策略。總的來說,就是隨機選擇一些節點來進行牽制控制,但是,目的性的控制策略,就是嚴格按照一定規則來選擇有效地節點進行控制,實際上,牽制控制所涉及的領域非常廣,其中就包括網絡結構和節點動力學,以及相應的網絡耦合強度等一些方面,為此,對于牽制控制來說,如何來選擇網絡耦合強度和牽制控制器的數目就是當前牽制控制兩個最為基本的問題,從具體上看,就是可以給定復雜網絡系統和牽制控制策略和網絡耦合強度,必須要對多個牽制控制器才能更好地實現網絡上的穩定性,所以,這些問題都是需要我們面臨的問題。
3復雜動力網絡在軟件工程中的有效運用
在過去的幾年當中,有很多的專家和學者都將復雜網絡的理論和方法有效地運用在軟件工程中去,例如,可以有效地運用復雜網絡的工具分析,并進一步分析了軟件網絡各種統計特征和網絡可視化的軟件研究,并得到廣泛的運用和發展。在網絡化的軟件運用過程中,網絡軟件從某種意義上是一種多結構和全方位的動態演化軟件,具有很強的適應性和自組織性以及開放性。從另外一個角度上看,這是相對于傳統的網絡軟件來說,網絡式軟件的組成單位顯得更加主動,并且耦合度也非常松散,在規模上可以適當地進行收縮和拓展,而且網絡化的軟件可以切實通過發現和挖掘網絡資源,從而可以實現資源的有效利用,為客戶提供可持續性和安全上的交互與協調服務,更好地滿足用戶的各種需求。同時,軟件系統的運用過程中,這是一種人工上的比較復雜的系統,從而可以導致了統計意義上出現規律上的附和,這就必然會造成軟件設計方法和開發過程匯總的某些原則之間存在的關聯性。尤其是在200年以來,復雜動力網絡闡述了面向對象軟件網絡的結構與傳播代價之間的內在關系,可以說,網絡評價傳播代價和軟件網絡之間存在緊密的聯系。并且兩者的相關系數可以隨著網絡中的邊數結構的增加而減少,這樣就能夠充分說明在節點一定的情況下,隨著邊數的增加,可以在網絡中形成很大的中樞節點,進而可能導致了平均最短路徑長度的減少,同時,平均傳播代價也隨著減少,平均傳播代價和出入度之間的范圍都存在負相關,這也在一定程度上會造成網絡環境上的異質化更高,其中的平均傳播代價就越低,這就是為什么能夠出現真實的軟件網絡,而且網絡傳播代價顯得相對較小,而且,規則網絡卻使得平均傳播代價更大,為此,這就必須要對具體的情況做出詳細的分析,才能更好地推動復雜動力網絡在軟件工程中的應用。
4結語
從以上的情況分析中可以得知,筆者認為,只有深入分析復雜動力網絡的結構特征,并對軟件工程的運用情況做出詳細分析,之后,筆者還進一步闡述如何使得復雜動力網絡運用在軟件工程中去,才能更好地發揮復雜動力網絡在軟件工程中的效用。
作者:李岱 單位:鄖陽師范高等專科學校
一、計算機復雜網絡系統競爭性傳統方法研究缺陷
1.1分析過程中個體研究不足
在對計算機復雜網絡系統競爭性的研究中,主要的研究對象是對于整體的研究,忽略了個體對于整體的影響作用,個體與整體、微觀與宏觀的并沒有完全統一,個體和整體關系不密切,產生分離,因此對于它們之間難以建立有效的聯系,而且在兩者之間沒有基本的過渡階段,缺乏基本的聯系。成員之間競爭性的分析方式主要是從整體上分析競爭系統,然后再根據長期以來對于其的跟蹤研究工程,了解其性能和工作狀態,只是在乎整體研究,可是卻沒有認識到整體是由個體而組成的,因此在研究整體的變化過程需要根據個體的情況來最后總結,而不是站在宏觀的角度上研究。尤其是在研究成員的競爭力時,一般只研究整體的競爭力,對于個體并不細致研究,這也是由于個體的競爭力難以估量,很難系統的對組成個體的競爭力進行研究,這樣就很可能忽略了個體競爭力變化過程以及特征和作用的分析,對于整體分析也有嚴重的影響。因此在分析成員之間競爭力的時候要從個體角度出發,分析每個個體的競爭力,進而分析整體的競爭力,這樣才能保證整體的競爭力分析的準確程度,因此這方面我們要加以改進。
1.2對于競爭系統的分析系統性、完整程度不夠
在研究計算機復雜網絡系統的競爭性時,由于系統的復雜性和不確定性,因此分析過程并不細致,尤其是對于系統中的復雜性中的非均衡狀態,缺乏有效的描述手段,這部分是對于競爭系統分析的重要組成部分,更沒有細致準確的分析。同時也過于強調均衡狀態和不動點的分析,分析重點有所偏差,造成原本就不完整的競爭系統分析更加錯誤。另外在系統內部元素的刻畫上并不細致,系統內部的各個元素是保證其正常運行的基本元素,也應該是競爭系統分析刻畫的重點,這些元素主要包括系統內部的內部結構、性質、個性特征以及演化趨勢等,分析刻畫不細致直接導致了競爭系統分析的不完整。因此在競爭系統分析刻畫的時候,不能過于籠統,而是需要針對系統內部的各個基本元素進行分析,不能忽略每個元素的重要作用,同時分析過程應細致準確,為競爭系統的整體分析做好基礎。以上兩點是在計算機復雜網絡系統競爭性分析中存在的主要問題,究其原因還是對于系統整體太過重視,分析過程按照整體為單位,沒有真正意識到個體和內部元素對于分析刻畫過程的重要性。針對這一缺陷,我們在日后的分析工作中就可以有針對性地進行解決,保證競爭系統分析的合理準確。
二、計算機網絡系統復雜性問題
2.1開放的復雜系統
計算機的網絡系統是一個開放性的系統,而且具有資源共享的特點,所以能夠擁有龐大的用戶人群。隨著經濟的快速發展,計算機網絡系統包括各種政治、經濟、文化以及科學人文等內容,這也是互聯網擁有龐大用戶群的主要因素,也能促使互聯網發展,同樣互聯網的發展也影響著社會的發展。
2.2成員群體龐大
互聯網的發展,擁有龐大的用戶群體,而計算機網絡系統中的成員是由用戶終端、交換機、網關、路由器等各種終端設備組成的,因此各種各樣、大量的用戶以及交換節點使計算機網絡系統變得更為復雜。
3.3成員之間的聯系
計算機網絡系統的運作是由系統中人員之間相互合作而完成的,系統中的每一個成員都存在著一些聯系,但是值得我們注意的是網絡協議系統是分散的,在系統中,成員之間除了相互合作也相互競爭,相互競爭就會導致系統的癱瘓等問題,因此,可以通過網絡協議系統進行調節,從而保證各成員之間的有序合作。
2.4系統由多層次組成
計算機系統的復雜性也包括系統的層次性,計算機網絡系統的結構構建是分層化的,這也是網絡體系結構構建的出發點。計算機網絡中分層體系的有很多,如通信標準和TCP,以及網絡拓撲結構。所以說層次性也是計算網絡復雜系統的重要特性。3.5系統信息的復雜性在傳遞信息時,成員之間相互發送信息、接受信息,處理信息以及轉發信息等,由于信息量多,信息的服務性以及信息的設備的多樣化,使計算機網絡系統中的成員之間會產生競爭,這也是計算機網絡系統的復雜性之一。
三、計算機網絡系統競爭特性分析
3.1局域網系統成員之間的競爭特性
我們最關心的局域網問題就是它們之間的互訪,這也是目前的熱點話題,我們主要采取有序控制的措施,可以避免成員之間的沖突,這也是有序沖突的實質。有序控制的方式有輪詢,輪詢的方式有很多種,包括限定式、窮盡式、門限式以及混合式,主要根據網絡成員之間的需要,網絡控制程序按照順序依次詢問,若需要立即被使用,不需要則問下一名成員,因此避免了成員之間的沖突。另外我們還可以采用預約的方式,這種預約的方式分為分布式預約和集中預約兩種,這種方式和輪詢本質上是一樣的,也是根據需要的網絡成員進行資源分配,但是在方式上有很大不同,需要網絡資源的成員得先預約,然后再按順序進行分配。還有一種是令牌控制,這種方式在局域網中應用的比較多,令牌控制就是一個通行證,網絡成員抓住沒有用到的令牌,才可以把需要的資源信息寫上去,這種令牌通常分為單令牌和多令牌。最后一種是叫做時槽方式,時槽方式也分為兩種,即固定式槽環和隨機式槽環,這種方式把網絡的傳輸時間分為幾段,其中每一段是一個時槽,時槽在用戶之間的作用是傳遞信息。還有其它一些不常用的有序控制方式,例如寄存器插入和信道復用等。
3.2路由器的競爭問題
由于網絡速度的提高,導致當局域網中大量信息抵達時寬帶不夠使用的情況,從而引起網絡成員之間的沖突。因此為了避免這種狀況,應采取兩種辦法用來解決和預防。
(1)沖突解決解決沖突的有效方式通過“丟棄”數據這一項操作進行,它是任何的交換節點都支持的一項操作。當網絡中大量的數據包爭奪有限的輸入、輸出緩存和輸出寬帶時,由于需求小于供給,就需要對一些數據包進行丟棄,但是在什么時間丟棄也有不同的算法,算法包括兩種,一種是丟尾算法,另外一種是隨即早期檢測算法。
(2)提高路由器的性能路由器操作系統中還有很多問題,我們應努力更新和完善路由器系統,修改默認口令,將普通的默認口令改為高級的默認口令,同時也可以采用修改內部一些優秀模塊的方式,另外還有修改詞法分析器、解釋器以及查詢執行器等。
計算機復雜網絡的競爭性有其利弊,對于系統內部的競爭我們應加以改進和解決,并且盡量避免這些沖突,提高網絡的利用率。我們還應根據計算機復雜網絡的特性,有效解決競爭帶來的沖突,促進網絡成員之間的合作,使網絡安全有效的運行。
作者:孫萬里 單位:黑龍江建筑職業技術學院
1交通運輸網絡的地理空間特性
交通運輸是典型的網絡型產業,與生物群落、社交關系和互聯網等網絡一樣,具有復雜網絡拓撲結構的共性,也與電力、通信和供水等網絡一樣,必須通過實體網絡系統(或節點系統)才能實現產品和服務的生產與銷售。但是,交通運輸的網絡構成和行業特征與上述各種網絡存在很大區別,從而使其網絡的復雜性特征展現出獨特之處[5]。在復雜網絡的理論研究中,交通運輸網絡對于地理空間的絕對依賴,構成了其結構演化和其上傳播機制的研究復雜性基礎。
1.1疊加性和延展性較弱
對于較少或幾乎不依賴于固定設施的網絡系統來說,在一定時間或一定空間上,若干網絡的疊加是可能和經濟的,如社交網絡和電信行業網絡,其網絡增長受限較小,對網絡稍加或幾乎不進行改造,就可以實現能力的大幅調整。而從網絡的物理特性上來說,交通運輸服務則受制于其實體網絡,即構筑于特定地理空間下的基礎設施,網絡結構和能力調整不能靈活變化。相對而言,民航網絡按不同的飛行高度劃分出若干空域,在一個立體的空間內也可實現不同航路一定程度的“疊加”,而鐵路網絡要形成多片疊加則幾乎不可能。
1.2與地區經濟社會的互饋作用較強
與生物群落、社交關系和互聯網等網絡相比,通信、電力和交通運輸等網絡的形成,具有明顯的外部效應。這種外部效應,即是這類網絡與其所在區域經濟社會發展的互饋作用的一種體現。網絡型基礎設施的經營與所在區域的經濟社會需求普遍具有互饋效應,但程度和范圍上也有所差異,如電網和公路網的建設往往有較強的地域性,這種互饋作用更多地局限在某一特定時段或特定地區。相對而言,鐵路網絡的建設和運用常常輻射和跨越更大的地區,與更大范圍內的地區經濟互饋作用更為顯著。
1.3要素構成復雜且與地理空間具有全關聯性
非實體或一般的網絡型產業中,網絡關系或傳輸物常具有無形、均質和穩定的特征,關系的接入較為簡單,如電力網與通信網,其聯通和運用相對簡單,各地區網之間的切換可在瞬間完成,對傳輸過程的影響很小[5]。而交通運輸網絡的傳輸對象所要求的運輸條件各異,需配備的裝載設備也不同,其網絡構成要素更多、更復雜,固定設施與移動設備的配合使用,要求進行統一的運輸調度指揮或充分協調,多要素的地理關聯性也給網絡帶來分析的不確定性。相對而言,鐵路運輸系統內部的技術聯系更為密切,保持路網暢通所需要的各種條件更為復雜,多因素與地理空間的全關聯性為其網絡分析增加了復雜性。
2鐵路運輸網絡要素的高協同性與強相關性
鐵路運輸網絡是依賴于實體網絡系統進行活動的典型網絡,和其他運輸方式的網絡一樣,與虛擬網絡有著顯著的區別。根據大量實證研究結果,從度量網絡復雜性的基本指標來看,鐵路運輸網絡(含鐵路線路網絡與列車運行網絡)與道路網絡、航空網絡和地鐵網絡具有基本拓撲結構及特性相關結論的相似性。但是,鐵路運輸網絡因其獨特的構成要素和技術特征,仍然與其他運輸方式的網絡有較大區別。通過與其他運輸方式對比,可以看出,在復雜網絡的理論研究中,鐵路運輸網絡關鍵要素的高協同性和強相關性,構成了其結構演化和其上傳播機制的研究復雜性根源。
2.1道路運輸網絡復雜性
對于道路運輸網絡方面的研究,目前分為干線路網(含城市群路網)和城市內部路網兩大部分,兩類網絡及其上的交通流各有其特征,但是在與鐵路運輸網絡的比較中,其共性表現一致。道路運輸的地理網絡體系的突出特點是:網絡密度很大,網絡增長的靈活性較強,網絡的功能層次明顯。同時,由于路權專用性不強,其上的運輸組織活動傾向于采用自組織(自駕車)或系統組織(公共交通)的方式,與地理網絡的關聯性不強。對于前者,出行者選擇較為靈活,與作為普遍存在的地理網絡相比,使用者行為對運輸組織網絡(或稱服務網絡)生成和變化的影響要大得多,因此相關研究常轉化為出行者(或駕駛員)行為方面的復雜性研究。對于后者,線路走向選擇較為靈活,與作為普遍存在的地理網絡相比,城市土地利用和用地規劃對服務網絡生成和變化的影響要大得多,因此相關研究常轉化為公共交通服務網絡拓撲結構的復雜性研究。
2.2民航運輸網絡復雜性
民航運輸網絡的空間尺度較大,且地理網絡的構造較為特殊,機場(節點)是其網絡結構的關鍵要素,航線(線路)無實物載體,受地理空間限制較小。這種地理網絡的特殊構造,將民航網絡的復雜性問題轉化為機場的網絡布局和航線的層次結構復雜性問題。因其內生的安全和技術管理要求,民航地理網絡上的運輸組織活動采用系統組織方式,但是其地理網絡(機場分布網絡)與服務網絡(航線分布網絡)仍然相對獨立。同時,因為民航運輸的技術經濟特征,其成熟的網絡結構(含地理網絡和服務網絡)具有收斂性,呈現出穩定結構。
2.3遠洋運輸網絡復雜性
遠洋運輸網絡的空間尺度最大,與民航運輸網絡相似,其地理網絡的構造也較為特殊,港口(節點)是其網絡結構的關鍵要素,航線(線路)無實物載體,二者均受到地理空間的限制,特別是港口體系,一般分布在大陸邊緣、航運通達條件較好的地區。遠洋運輸地理網絡上的運輸組織活動采用系統組織方式,其地理網絡(港口分布網絡)與服務網絡(航線分布網絡)不僅相對獨立,更因受到國際貿易的影響,其分布具有明顯的規律性和特定時空上的穩定性。
2.4城市軌道交通網絡復雜性
雖與鐵路運輸網絡同屬軌道交通大類,城市軌道交通系統因其服務范圍、服務對象和服務方式的特殊性,其復雜性特征與鐵路運輸網絡有所區別。從地理網絡的構成上看,成網的城市軌道交通系統一般點(車站)多線(站間距)短,網絡密度較大,分布范圍與城市發展和用地規劃密切相關,但受工程和地理條件限制較大。城市軌道交通的輪軌關系較為密切,其系統組織方式在所有運輸方式中最為典型和完全,雖然其對網絡固定設施與運載工具的協調性要求較高,但是,從服務對象來看,其運量構成簡單、客流性質較為單一;從其服務方式和頻率來看,其制式單一,運輸調整便利,服務網絡的構成比較簡單,因此二者關聯后的復雜程度并不高。與上述典型交通運輸網絡相比,鐵路運輸的地理網絡一般空間尺度較大,網絡密度分布不均,局域高密和長程低密兼而有之,受區域經濟的影響明顯,對經濟的引導作用強。同時,路網專用性強,基礎設施和移動設備均存在多樣化制式,內部技術聯系密切,存在互補資產和互補技術,服務網絡的績效對二者的協調性要求較高,二者作為鐵路運輸網絡關鍵要素的高協同性和強相關性,更增加了對其進行復雜性分析的難度。
3鐵路客運網絡結構與增長的疊加復雜性
一般來說,旅客和貨物運輸條件差異巨大。與鐵路貨物運輸相比,旅客運輸通常對乘坐舒適度、運輸安全性、換乘便捷性等要求較高。反映在運輸網絡方面,則體現出鐵路客運網絡應當保有較高的密度和覆蓋性,網絡接續條件好、通達能力強,網絡的連通可靠性高、抗干擾能力強,其拓撲結構必然表現出一類典型的復雜性特征。同時,鐵路客運地理網絡(基礎設施投資建設)的階梯性增長規律,與客運需求的持續性原發增長或突變性誘增規律之間,在特定時空條件下會存在較大差異,對服務網絡的績效可能產生較大影響,要盡可能規避這種長期存在的客觀不利因素,并在最大程度上發揮鐵路服務網絡對人口分布、土地利用和城市發展的引導作用,其網絡結構必然表現出一類典型的流量變化與網絡增長動態均衡的復雜性機制。另外,鐵路旅客運輸關于安全、快速、便捷的要求在客運網絡中的反映,不僅體現在地理網絡上直接連通所表現出的拓撲特征,更體現在其服務網絡及所含層次和局域結構在各種運輸條件下的適應性。特別地,作為與人的行為和活動發生直接關系的基礎設施實體網絡,網絡上擁堵或故障的傳播動力學及控制是關鍵問題,而鐵路運輸網絡要素的高協同性,疊加在其與客運需求的強相關性之上,更增加了網絡復雜程度,必然表現出對一類特殊的網絡擁堵控制或故障規避的復雜性分析方法需求。
4我國鐵路客運網絡的復雜性
我國鐵路客運網絡的拓撲結構特征及部分網絡靜態特征指標,與國外典型國家或區域的鐵路客運網絡相比,具有相似性,究其原因,是由鐵路客運內在的技術經濟屬性決定的。但由于鐵路客運供需之間的緊密互饋關系,國內外國情、路情的巨大差異,反映在我國鐵路客運供給上,則必使其體現出與國外典型國家或地區客運路網不同的結構和演化特征。
4.1需求數量變化的驅動
從我國客運需求規模和結構來看,我國地域廣闊,人口基數大,作為旅客基數的人口數量總量大,加之近30年經濟發展迅速,消費水平和消費結構發生了很大變化,不僅公務商務出行穩定增長,而且消費性旅行需求增長迅速,導致客運需求的數量規模大、增速快。受社會文化風俗、工農業和服務業生產規律以及生活方式變化的影響,人員流動在時間上趨于特定時期集中大量流動、一般時期正常波動的動態平衡狀態。如春節前后在全國范圍內的人員大量往返探親和務工,在夏秋季節去往主要農業生產基地采收,節假日往返旅游度假地等。在這種經濟、社會和文化背景條件下,客運需求表現出突變性和常規性波動的疊加。
4.2需求結構調整的驅動
我國國土地理形勢多樣,且受地緣關系影響的經濟區域發展水平和方式不同,人口分布在地域上趨于局部集中、廣域分散的動態平衡狀態,在客運需求的空間結構上存在多樣化、非均衡的特點以及點、線、面運輸需求的相互轉化問題。由于我國正處在居民出行結構轉型的關鍵時期,客運需求呈現出類型多樣、特征交叉、持續分化等現象。客運需求類型極大豐富,規律性漸趨明顯,需求結構開始逐漸趨于動態穩定,對長程運輸能力強、中短距離運輸服務水平高、安全性好、價格適中、便捷性強的運輸方式需求仍將長期穩定存在。
4.3我國鐵路客運網絡構建的關鍵問題
從我國鐵路客運供給的現狀與發展來看,我國鐵路網正處在加速成長期,還遠未達到成熟期,不僅存在路網布局有待完善、網絡覆蓋程度仍需提高等情況,還存在線路銜接不甚合理、系統協調程度不高等問題。受長期建設滯后和能力制約的影響,運輸需求的層次性在鐵路客運供給的地理網絡和服務網絡中的體現并不十分顯著。隨著客運需求的進一步分化,鐵路客運網絡進一步完善的問題就演變成如何在擴大硬件服務能力的同時,又能合理利用既有各類設施、設備和運輸組織資源,既研究客運需求對網絡演變的指導意義,又探討網絡結構變化對流的有效組織的關鍵影響的復雜網絡結構演化問題。由于我國地理區域廣大,地形地質條件復雜,加之東、中、西部地區經濟發展水平不一,社會文化習俗有差異,人口分布形式多樣,旅客出行規律時空特征不同,鐵路客運供給在交通運輸體系宏觀定位下的地區特征也很明顯。因此,隨著我國鐵路客運服務逐漸進入能力擴張與質量提高并進的新階段,對鐵路客運網絡的深入研究,也必須重點考慮路網成長規模、線路建設時機、運營技術標準匹配、服務組織與能力分布等時序與空間耦合問題,即網絡的局域演化及動力學特征對整體網絡構建的影響,以及路網承載能力變遷機制和規律的復雜網絡結構演化問題。另外,作為承擔國家安全功能的常規基礎設施網絡之一,為保障領土和經濟安全,鐵路運輸具有無可替代的國防意義。處在國際政治經濟形勢瞬息萬變的環境下,鐵路客運網絡除承擔常規旅客輸送任務外,還肩負著在系統面臨巨大威脅或破壞時仍能保障一定通達要求的重要責任。在這一特殊前提下,鐵路客運網絡的通達性問題,又上升成為在遭受完整性威脅的情況下仍能保證特定的服務水平,即系統可靠性問題。
5結束語
在我國居民出行結構轉型及鐵路建設運營體制創新的關鍵時期,面對我國鐵路客運的新形勢,應當客觀認識鐵路客運地理網絡和服務網絡的時空復雜性,理解其形成及演化的內在機理和運行規律,把傳統的鐵路運輸活動與新興的復雜網絡理論結合起來,更好地刻畫鐵路客運服務特性,為解決網絡規劃和調整以及運營管理問題提供新的視角和決策依據,從而充分利用現有交通資源,切實提高整個路網承載能力,優化完善服務方式與運營水平。
作者:王琳 于洋 單位:西南交通大學交通運輸與物流學院 西南交通大學建筑學院城市規劃研究所
復雜網絡研究已經滲透到生活及學習的方方面面,目前,復雜網絡研究已成為計算機領域的研究熱題。當今時代,計算機網絡對于人們來說,已是生活中不可或缺的部分。然而,隨著網絡平臺的快速發展,傳統的網絡模型已難以科學地展現其拓撲特性,將復雜網絡理論的思想應用于計算機網絡拓撲研究中,引起計算機研究者及從業者的關注,基于復雜網絡理論的計算機網絡拓撲的研究結果也應用于實踐。
1計算機網絡的發展
1.1復雜網絡的基本內涵復雜網絡是計算機領域的一個術語名詞,是指基本具備小世界、無標度、吸引子、自相似、自組織中的部分或者所有屬性特征的網絡架構。網絡系統的演化進階、演化規律的釋放、演化動力學的基體層次及網絡系統模型的形成機制、幾何屬性、結構穩定性等是構筑其理論的優秀。由許多節點與連接兩個節點的一些邊構成了網絡。而節點是指系統中不同的個體,邊代表著個體間的關系;具有特定的關系的兩個節點之間連一條邊,兩個節點有邊相連則是相鄰的。
1.2計算機網絡拓撲結構網絡的拓撲性質是指不依賴于節點的具體位置和邊的具體形態而表現出來的性質,其對應的結構就是網絡拓撲結構。有研究報道,在很大程度上,網絡拓撲決定了網絡的性質,不同的網絡性能是因為不同的拓撲結構,因此,網絡拓撲是研究網絡中的重中之重。
2復雜網絡理論
復雜網絡理論在基于復雜理論的計算機拓撲研究中的應用網絡管理,是在網絡系統正常運行的重點部位,把握并網絡拓撲行為的改變方式優勢并應用是建立網絡模式的關鍵。在理論的學習研究中,還要分析在計算機的網絡動態情況下的數據流量,掌握計算機網絡動態情況下計算機流量數據及網絡的穩定特性。基于拓撲結構原理的插入及分析,并研究分析該結構的衍生技術層面以解決問題的方法。在傳統的計算機結構方法中,多數計算機網絡的拓撲是以簡單的隨機網絡來展現的。隨機網絡模型在規模小、單一業務種類的網絡初級階段,一定程度上客觀地反映在計算機網絡拓撲中的演化規律。現在的計算機網絡所處的環境發生了很大變化:計算機用戶量不斷增長,不同網絡正在融合發展;龐雜的網絡協議體系的層次結構在垂直方向呈現出多樣化,以區域和性能為標準水平上進一步形成水平上分布且多級的架構;由于協議,非線性作用、用戶之間的合作與競爭網絡等在節點間、節點與數據分組間發生。它們使計算機網絡變得復雜,隨機網絡模型已不適合計算機網絡拓撲行為。
以系統整體性為重點的復雜網絡理論應運而生,成為人們研究計算機網絡拓撲的新途徑,有研究就是基于復雜網絡理論研究復雜的計算機網絡行為,從不同層次、不同角度分離網絡系統的整體性及網絡中單個之間的聯系和相互作用,以分析表現其整體性的性質。例如流量行為和拓撲行為的各自性能以相互作用行為的研究等。基于復雜網絡理論的定義及研究,從整體上了解計算機網絡拓撲結構的特征模型,并分析計算機網絡的整體系統定型。基于拓撲結構的理解,通過定量分析并把其結果應用到定型分析當中去;相互聯系作用的網絡節點在拓撲演化行為中受到極大影響。復雜網絡拓撲結構的構造機制,是建立并分析研究網絡拓撲結構及動力學行為的演化模型。在基于構造機制而建立的演化模型中,針對拓撲數據的范圍變化和對數值進行分析處理的討論,都是根據網絡結構而進行分析討論的,在計算機網絡中,由于其分布比較明確而且具有小范圍的節點度,還有依據其沒有標記的特性和相聯系的動力行為。
3基于復雜網絡理論的計算機網絡拓撲應用
世界上多數發達國家開始重視計算機拓撲技術系統原理的研究以及在IT領域的應用,同時全世界上的著名高校都十分看重計算機拓撲技術理論技術的研究,比如說,傳統的拓撲數值參考體系結構工分為五個層次,分為控制過程,再優化過程,再次生產中進行調整,然是企業層面進行管理整治,最后在經濟上進行宏觀決策。錐塔式管理模式通常采用這種模式并取得很好的效果,在生產過程中將不再采取以往控制與管理詳解的形式,而是將其分開,不再注意資源在生產過程的消耗及能量損耗、對設備的實施監控與管理控制。由于此種結構模型采用多層次結構,而且比較復雜,應用起來成本極高且不那么靈便。也不利于計算機網絡平臺技術的建成,在社會實踐中得不到很好的推廣應用。另外,煤礦企業為世界工業發展提供了很大的能源支持,然而,安全生產一直是煤礦企業持續發展并一直堅持的,因此在煤礦企業安全生產中更加強調控制和管理的統一化。生產、管理、安全三者是相互聯系、相互依托的,需緊緊的聯系在一起,才會更好的發揮起作用,不過其需依據計算機理論的實際研究和應用,形成資源管理、生產執行、過程控制三個層次的計算機復雜網絡信息化系統。
在復雜網絡理論指導下,優先突出復雜網絡下計算機的統計方面的關系,然而拓撲網絡結構的構造以及拓撲運行的方式也是不可或缺的,在突出表現計算機的統計方面的關系的同時也要形成它們操作模式的具體形式。在廣泛的復雜網絡以及其復雜理論的研究當中,要時時刻刻關注大眾用戶的資源信息,并不時地進行更新,不過,要控制管理用戶資源,不要讓其超過最新的范圍,以保持高效運行。在網絡不斷發展更新的過程中,要時刻保持較高的資源數據利用率,使其利用盡量最大化。在計算機拓撲網絡中,數據搜索功能是至關重要的,因此,要保持數據服務總臺具有其強大功能,以增強其性能。網絡拓撲結構化成果已不能很好地適應現有的網絡載體,因目前的網絡載體的連接功能特性不能很好地與網絡拓撲結構相匹配,需要進一步提升結構化的研究成果以滿足需求。而無標度特性的結構網絡提體系的實現需要對計算機網絡拓撲結構的區域管理進行擴展化延伸,因此,通過對網絡數據同步控制,進一步形成完整的網絡拓撲,而網絡拓撲的完整性可以有效減緩擁堵的計算機網絡數據的壓力,從而提高計算機網絡數據運行的效率。
4結語
在現代社會中,計算機已成為人們生活當中必可不少的一部分,越來越受到廣大群眾的關注,在計算機迅猛發展的時代,計算機的運行方式及速度一直是人們關心的問題,它關乎整個計算機的運行效率及數據的及時性。計算機需要進行有效的程序控制和管理,使其管理體系更加完善以保證計算機的正常運行。運用相關的計算機網絡復雜理論研究,以升級傳統模式下的計算機技術,對計算機存在的網絡模型特點進行深入客觀的分析,尋找新的思路、方法用來解決可能存在的問題。本文主要講述了復雜網絡理論的內涵,基于復雜理論的計算機網絡拓補結構及使用情況,建設全新的計算機拓補系統,以提高計算機網絡的控制和管理體系,有效地為廣大群眾提供服務。
作者:王曉元 單位:咸寧職業技術學院網絡中心
一、關聯公司的復雜網絡模型
對復雜關聯公司的建模中,將每個與母公司有關聯的子公司或其他公司建模為一個結點,將公司之間的聯系建模為一個邊,這樣的一個結點和邊的集合就構成了一個復雜網絡模型。示意圖如圖1所示。網絡模型為無向加權網絡,結點聯系的強度與所涉及的兩個關聯企業間的資金往來和負債等因素有關。
二、聯系的強度
有權網絡的一個重要參數就是邊的權值,該權值表征兩個關聯企業之間的聯系,應由銷售、采購、企業間投資關系、籌資關系來確定。需要指出,諸如投資、籌資等關系,本質上是有方向的,精確的復雜網絡模型應該考慮使用有向網絡模型。在本項研究中,為了簡化模型和計算,我們統一使用了無向網絡。
三、多關系網絡模型
上述模型中使用了單關系網絡,從聯系強度的計算過程可見,實際上這個單關系是一個復合關系:將多個關系復合在一起。實際中,企業間往往存在多個關系,比如可由銷售、采購關系構建一個關系網,而由投資關系構建另外一個關系網,如圖2所示。所以應該使用多關系網來描述企業間的這種混雜關系。有了上述單關系或者多關系網絡模型后,我們可以構建中心度度量,從而可以檢測網絡中重要的子公司;還可以檢測緊密聯系的社區,從而找到緊密聯系的公司群。
四、中心度度量:識別重要子公司
在復雜網絡上,一個結點的重要程度可以用其中心度來度量。常見的中心度度量包括:度中心性、緊密度中心性和特征向量中心性等。考慮到本研究中網絡的規模和計算復雜性,我們使用了度中心性和特征向量中心性。子公司的度中心性計算與該企業所聯系的企業數量,一般來講,母公司應該具有最大的度中心性。特征向量中心性通過子公司的關聯公司的中心程度來度量該該子公司的中心性,即如果與一個公司聯系的其他公司具有較高的中心度,則該公司也具有較高的中心度。該問題轉化為求解網絡鄰接矩陣的特征值和特征向量問題,對于較復雜的網絡,使用迭代法求解該特征值效率較高,例如使用Power迭代法。基于特征向量的中心度方法類似于網絡搜索中的PageRank算法。
五、社區發現:識別緊密聯系的關聯公司
發現關聯公司的社區結構有助于發現緊密聯系的關聯公司。如圖1所示,一個社區指的是相互之間緊密聯系的企業群,群內的聯系強度要遠高于群外的聯系強度。在圖1中,顯然所有標識為黑色圓圈的結點構成一個社區,而所有標識為白色方框的結點構成了另外一個社區。常用的社區發現的方法有頂點相似性、譜聚類等方法。本文中采取了頂點相似性方法。其中的相似性度量使用加權的Jaccard相似性:用聯系的權重加權共有鄰居數。
六、結論
考慮到公司舞弊的合謀特性,建立了關聯公司的復雜網絡模型:單關系網絡和多關系網絡模型,確定了聯系強度的度量,通過中心性度量和社區檢測,可有效發現重要的關聯企業。
作者:石利芳仇麗青孫曉紅單位:山東科技大學審計處山東科技大學信息學院山東科技大學審計處
復雜網絡可視化方案設計的關鍵在于可視化工具和算法的選擇,本文設計的方案中,可視化工具選擇基于Python的軟件包NetworkX[7],壓縮算法采用提出的一種基于節點和邊的關鍵性壓縮網絡拓撲的算法(NECB,NodeandEdgeCentralityBasedNetworkCompressingAlgorithm),布點算法則選擇基于FDA改進的經典FR算法[8],整體方案如圖2-1所示。原始的網絡拓撲數據經過NetworkX作圖生成網絡拓撲圖,而NECB算法和FR算法則利用NetworkX通過Python編程實現。
1NetworkX介紹
NetworkX是一基于Python語言開發的網絡可視化工具,集成了眾多專門針對復雜網絡的分析算法,非常適合復雜網絡拓撲的可視化,并能結合其它的Python軟件包,比如Numpy、Scipy、Matplotlib、Pygraphviz、Mayavi2等數據分析和可視化工具進行使用。NetworX支持鄰接矩陣、邊列表、GML、Pajek等多種類型的網絡拓撲數據的讀寫,也可逐個添加或刪除單個節點和邊,同時還提供了大量直接生成某一類型復雜網絡的函數,針對網絡拓撲的性能分析,NetworkX也提供了許多算法,對于同類型的網絡,還支持并集、交集、差、子圖等集合操作。
2NECB壓縮算法
基于節點和邊的拓撲壓縮關鍵在于壓縮標準的制定,如何評判壓縮算法的有效性也是重要的方面。
2.1壓縮節點的選擇NECB壓縮算法中的壓縮是針對節點進行的,這里僅針對簡單無向圖進行討論,對于網絡拓撲G=(V,E)中任意節點v,是否刪除它的參考標準主要有兩點:節點v的度deg(v)和網絡拓撲中經過該點最短路徑數。節點的度是網絡拓撲最重要的屬性之一,如果一個節點的度數越大,說明它與很多節點都有關聯,那么它在網絡拓撲中也就顯得很關鍵[9]。NECB算法采用的計算公式如下。是為了將其值歸一化在[0,1]范圍內。網絡拓撲的平均最短路徑長度也是其重要的屬性之一,如果網絡拓撲中多條最短路徑經過某一節點,顯然該節點扮演著重要角色[9],NECB算法采用的計算公式如下。用Wpath(v)的值衡量節點v關于最短路徑的關鍵性,Π(s,t)表示網絡拓撲中所有最短路徑的集合,π表示經過節點v的最短路徑,(|V|-1)(|V|-2)/2是經過節點v的最短路徑數最大可能值,乘以2/((|V|-1)(|V|-2))可以將其值歸一化在[0,1]范圍內。
2.2壓縮算法流程NECB算法中的壓縮本質上就是刪除節點,這里對刪除進行一下說明:對于網絡拓撲G=(V,E),刪除節點v是指從E中刪除所有包含v的邊,然后從V中刪除v生成新的網絡G’,NECB算法流程如圖2-2所示。
首先計算網絡拓撲中各個節點的度和所有節點之間的最短路徑,然后根據公式和分別計算Wdeg(v)和Wpath(v),刪除值相對較小的次要節點,保留值相對較大的重要節點,再將得到的兩個節點集合并。假設合并后的節點集合為V1,對于復雜網絡,通常情況下,節點集合V1構成的壓縮圖是連通的,若不連通,則需要對壓縮拓撲進行補充,選擇一個最小的節點集合V2補充到壓縮拓撲中,至少使得由V1∪V2中節點構成的壓縮圖是連通的,這是一個NP完全問題,NECB采用的是一種叫做KeepOne的策,。V1中節點在G中的任意一條最短路徑上的所有節點組成V2,V1∪V2的完全圖與原始網絡拓撲G的交集即為最終的壓縮網絡拓撲G’。
作者:張暢謝鈞胡谷雨段偉偉單位:解放軍理工大學,指揮信息系統學院
1研究假設與模型
復雜網絡理論是在十幾年前才被人們挖掘并總結出來的一門嶄新的理論學科,盡管該理論的研究內容并不豐富,但鑒于計算機網絡技術的快速發展及其在全社會范圍內的迅速普及,促使復雜網絡理論內容的研究也趨于成熟,并為計算機網絡拓撲特性提供了可靠的理論分析內容,使計算機網絡拓撲成為了一種具備科學性、合理性的一種系統網絡架構,維系著網絡空間環境的有序運作,促進了互聯網領域的健康、穩定發展。而要想具體的對計算機網絡拓撲的研究假設與模型進行驗證,這就要從復雜網絡理論的框架、網絡行為內涵,以及復雜環境中的計算機網絡拓撲行為所遵循的理論基礎等方面來入手實施。
1.1復雜網絡理論的框架及其內涵從長期以來的研究過程來看,將復雜網絡理論應用到計算機拓撲行為研究的過程中極為可行,因其能夠更為明晰地呈現出在較高技術水平下的計算機網絡拓撲結構,從而便可以對網絡性能及其流量進行更細致的分析,所得出的相關分析成果可以反作用于實踐當中,不斷提升計算機拓撲項目的延展性。復雜網絡理論的研究內容所涉及到的學科較廣,具備較強的跨學科特色,因其與數理學科、生命學科以及工程學科等諸多學科領域有著密切的關聯,同時,也正是由于復雜網絡理論本身的跨學科特性存在,對復雜網絡的定量以及定性特征的科學化理解的難度較大。其中,計算機網絡拓撲模型方面的研究較為重要,且為實踐領域提供了諸多可借鑒的經驗。除此之外,復雜網絡理論的內涵中還包括有復雜網絡上的傳播行為、搜索算法以及相繼故障等方面,這些都屬于復雜網絡理論中的優秀內容。從現實的角度來看,掌握網絡拓撲行為的演進過程及其規律,便可以實現更優質的、更系統化的網絡結構管理,為網絡中各節點提供更便捷的網絡服務。
1.2復雜環境中的計算機網絡拓撲行為所遵循的理論基礎近年來,網絡行為理論及網絡拓撲架構等項目的研究受到了日益延伸的網絡平臺的影響,在這種傳統計算機網絡理論與模式的影響下,已經不適宜進行對網絡行為的客觀描述,因此,復雜環境中的計算機網絡拓撲行為需要重新修正,并利用復雜網絡理論的優秀內容來充實計算機網絡拓撲。從現實環境來看,隨著國內外各領域科學技術的不斷發展,人們的視野較以往更加開闊,對各種事物也都有了更加深刻的認識和理解,因此,人們在諸多領域的建設過程中,對于計算機軟件以及各類型電子設備的體驗與使用要求也日趨提高,簡單來說,人們對于計算機網絡平臺運行的要求有所提升。因此,在復雜網絡理論精髓內容的明確指引下,計算機網絡拓撲模型需要重新創建。
1.3針對計算機網絡同步行為的研究從過去一段時期以來關于計算機拓撲項目的研究內容來看,始終停留在復雜網絡演化模型框架的基礎上,憑借路由器以及自治域這兩個層面的特性來架設并描述計算機網絡拓撲結構。后期,隨著網絡平臺及信息數據的進一步延展,促使計算機網絡同步行為越來越趨于復雜化,同時,由于其復雜化行為所產生的網絡節點過于繁雜,則通過網絡同步行為來探知計算機網絡拓撲也是較為合理的策略,能夠削弱計算機網絡同步行為對整個網絡環境所帶來的負面影響。
2研究設計
通過研究以往有關的資料可知,網絡本身所具有的特性在一定程度上取決于網絡拓撲,而且,不同拓撲結構所構建出來的網絡環境,其性能也有著明顯的差異。實際上,網絡拓撲結構的設計便能夠影響網絡平臺運作的實際效能。在以往,傳統的網絡一般是規則的網絡形式,該種形式最大的特征便是它的網絡節點與其邊的連結方式較為固定,屬于一種近似封閉的網絡環境,但在復雜網絡理論支撐下的計算機網絡拓撲結構的延展性就較強,這一形式的新型網絡拓撲形態通常被人們形容為具有復雜動力學行為以及復雜拓撲結構的網絡模型,該模型的優秀特性在于它的無標度性、節點廣泛且規律等方面。
2.1網絡協議分析技術的研究在當前,現代電子信息技術的普及應用,各領域針對信息管理的研究不斷深入,而且大多取得了極富價值的研究成果,并將其在實踐過程中進而驗證。從總體情況來看,基于復雜網絡理論的計算機網絡拓撲研究可以分成如下幾個部分來進行探索:網絡協議分析技術、計算機網絡拓撲行為的特征等。具體的網絡拓撲形態如圖1所示:從圖1中可以看出,傳統的計算機網絡拓撲結構呈現出網狀的態勢,由中心為個終端提供數據轉換等服務支持。其中,TCP/IP協議是網絡協議系統中的重要組成部分,它也是現代網絡信息管理中最優秀的協議之一。在傳送數據的過程中,由于IP層的傳輸不會受到過度限制,信息的傳遞順次可能會有所改變。從網絡協議分析的基礎框架結構來看,網絡協議分析技術的理論研究內容仍有一定的挖掘空間。
2.2網絡協議分析技術的應用為網絡拓撲行為的客觀描述夯實基礎依照TCP/IP參考模型,在數據包封裝相關技術研究的基礎上,采取端口檢測以及特征值深度包檢測等協議識別技術,探究網絡協議分析的基本內容。從網絡平臺信息傳遞的效率來觀察,按照TCP/IP協議格式逐層顯示所采集到的網絡數據包的各層協議網絡字段信息,最終構建起網絡協議分析的基礎框架,整個過程較為合理。從具體情況來分析可知,總體的網絡協議分析技術是分為兩部分內容來實現的,一部分為網絡數據采集模塊,另一部分為網絡協議分析處理模塊。這兩個部分的協調運作,便能夠針對網絡拓撲行為進行客觀的描述。
3數據分析與假設檢驗
3.1探知計算機網絡行為所謂的“計算機網絡行為”,指的便是網絡運行的動態變化規律以及用戶主動或者被動采用終端設備通過Internet連接其他終端設備獲得信息數據的行為。這樣看來,計算機網絡行為是構成網絡系統的各個因素經過交互作用后而使系統表現出來的一種行為。從我國計算機網絡運行的總體情況來看,對計算機網絡行為概念的理解和掌握,能夠更好的對網絡狀態做出宏觀的預測,從而在一定程度上提高網絡的整體服務質量。
33.2在網絡協議分析技術支撐下的計算機網絡數據分析一般情況下,網絡環境中的物理地址與IP地址是互相綁定的,這樣可以穩定網絡運行環境中的各項信息資源,以便于網絡參與者執行信息傳輸與操作。但同時,也意味著當有人盜用他人網絡地址進行惡意操作時,就會給正常使用網絡的人們帶來一定的風險,易發生損失。所以,就要發揮出網絡協議分析技術的功能,通過研究物理地址與IP地址的綁定時間范圍,來確定并指認盜用網絡者的非理性行為,進而維護網絡運行安全。
3.3計算機網絡拓撲模型的架設基礎計算機網絡拓撲形態結構當中的每種形態結構都有其獨特的適用環境與搭建標準;再從傳輸技術的角度而言,網絡拓撲結構可以被劃分為兩大類,即點對點的傳播方式與廣泛散播方式,二者都能夠對網絡協議和數據采集過程產生影響,進而對計算機網絡拓撲行為帶來干擾。無論如何劃分網絡結構與形態,網絡協議分析技術需要足夠的網絡數據來支撐,只有當網絡結構中的數據庫中采集到大量的網際間信息數據時,網絡分析技術的框架才可能搭建起來。
4研究結論與建議
計算機技術的涌現為網絡信息的有序流轉提供了可能,隨著技術的不斷升級,人們渴望能夠尋找到一種切實可行的簡便方式來描述計算機的拓撲行為,因此,探知到一種基于復雜網絡理論的計算機網絡拓撲形態,為當前復雜網絡環境下的現代網絡運轉保駕護航。現階段,我國各領域的發展都離不開計算機相關技術的支撐,然而,讓遇見較為特殊的實際工作要求時,就需要借助專業化的計算機軟件來輔以操作,這樣一來,就需要開展計算機軟件開發項目,以高質量的計算機軟件產品的功用來滿足用戶的個性化需求。從本質上來看,將電子信息技術在實踐領域的應用則意味產業技術的升級,同時,還代表著信息時代的發展成果。隨著電子信息技術的發展,基于復雜網絡理論的計算機網絡拓撲行為等方面的研究也取得了實質性的進步,進而為信息時代環境下的復雜化網絡管理提可靠的理論支撐。
作者:張志鵬單位:渤海大學信息科學與技術學院
1國內文獻綜述
袁芳芳(2014)在其公開發表的文章中闡釋了一種傳統的網絡拓撲數值參考體系結構,在該體系結構的影響下,計算機拓撲體系結構可被分成五個主要層次,即過程控制、過程優化處理、生產調配、企業管理以及宏觀經濟這五個層面。復雜網絡理論的網絡拓撲模式往往需要與傳統的模式割裂開來,因其所遵循的理論基礎不盡相同。從實踐的角度來看,計算機復雜網絡信息化系統往往可以由資源管理模塊、生產執行模塊以及過程控制模塊這三部分來執行,從而能夠在復雜網絡理論的支撐下,削減網絡平臺架構中不必要的分支,以此來增強復雜環境下網絡拓撲行為客觀描述的精準度。
2研究假設與模型
復雜網絡理論是在十幾年前才被人們挖掘并總結出來的一門嶄新的理論學科,盡管該理論的研究內容并不豐富,但鑒于計算機網絡技術的快速發展及其在全社會范圍內的迅速普及,促使復雜網絡理論內容的研究也趨于成熟,并為計算機網絡拓撲特性提供了可靠的理論分析內容,使計算機網絡拓撲成為了一種具備科學性、合理性的一種系統網絡架構,維系著網絡空間環境的有序運作,促進了互聯網領域的健康、穩定發展。而要想具體的對計算機網絡拓撲的研究假設與模型進行驗證,這就要從復雜網絡理論的框架、網絡行為內涵,以及復雜環境中的計算機網絡拓撲行為所遵循的理論基礎等方面來入手實施。
2.1復雜網絡理論的框架及其內涵
從長期以來的研究過程來看,將復雜網絡理論應用到計算機拓撲行為研究的過程中極為可行,因其能夠更為明晰地呈現出在較高技術水平下的計算機網絡拓撲結構,從而便可以對網絡性能及其流量進行更細致的分析,所得出的相關分析成果可以反作用于實踐當中,不斷提升計算機拓撲項目的延展性。復雜網絡理論的研究內容所涉及到的學科較廣,具備較強的跨學科特色,因其與數理學科、生命學科以及工程學科等諸多學科領域有著密切的關聯,同時,也正是由于復雜網絡理論本身的跨學科特性存在,對復雜網絡的定量以及定性特征的科學化理解的難度較大。其中,計算機網絡拓撲模型方面的研究較為重要,且為實踐領域提供了諸多可借鑒的經驗。除此之外,復雜網絡理論的內涵中還包括有復雜網絡上的傳播行為、搜索算法以及相繼故障等方面,這些都屬于復雜網絡理論中的優秀內容。從現實的角度來看,掌握網絡拓撲行為的演進過程及其規律,便可以實現更優質的、更系統化的網絡結構管理,為網絡中各節點提供更便捷的網絡服務。
2.2復雜環境中的計算機網絡拓撲行
為所遵循的理論基礎近年來,網絡行為理論及網絡拓撲架構等項目的研究受到了日益延伸的網絡平臺的影響,在這種傳統計算機網絡理論與模式的影響下,已經不適宜進行對網絡行為的客觀描述,因此,復雜環境中的計算機網絡拓撲行為需要重新修正,并利用復雜網絡理論的優秀內容來充實計算機網絡拓撲。從現實環境來看,隨著國內外各領域科學技術的不斷發展,人們的視野較以往更加開闊,對各種事物也都有了更加深刻的認識和理解,因此,人們在諸多領域的建設過程中,對于計算機軟件以及各類型電子設備的體驗與使用要求也日趨提高,簡單來說,人們對于計算機網絡平臺運行的要求有所提升。因此,在復雜網絡理論精髓內容的明確指引下,計算機網絡拓撲模型需要重新創建。
2.3針對計算機網絡同步行為的研究
從過去一段時期以來關于計算機拓撲項目的研究內容來看,始終停留在復雜網絡演化模型框架的基礎上,憑借路由器以及自治域這兩個層面的特性來架設并描述計算機網絡拓撲結構。后期,隨著網絡平臺及信息數據的進一步延展,促使計算機網絡同步行為越來越趨于復雜化,同時,由于其復雜化行為所產生的網絡節點過于繁雜,則通過網絡同步行為來探知計算機網絡拓撲也是較為合理的策略,能夠削弱計算機網絡同步行為對整個網絡環境所帶來的負面影響。
3研究設計
通過研究以往有關的資料可知,網絡本身所具有的特性在一定程度上取決于網絡拓撲,而且,不同拓撲結構所構建出來的網絡環境,其性能也有著明顯的差異。實際上,網絡拓撲結構的設計便能夠影響網絡平臺運作的實際效能。在以往,傳統的網絡一般是規則的網絡形式,該種形式最大的特征便是它的網絡節點與其邊的連結方式較為固定,屬于一種近似封閉的網絡環境,但在復雜網絡理論支撐下的計算機網絡拓撲結構的延展性就較強,這一形式的新型網絡拓撲形態通常被人們形容為具有復雜動力學行為以及復雜拓撲結構的網絡模型,該模型的優秀特性在于它的無標度性、節點廣泛且規律等方面。
3.1網絡協議分析技術的研究
在當前,現代電子信息技術的普及應用,各領域針對信息管理的研究不斷深入,而且大多取得了極富價值的研究成果,并將其在實踐過程中進而驗證。從總體情況來看,基于復雜網絡理論的計算機網絡拓撲研究可以分成如下幾個部分來進行探索:網絡協議分析技術、計算機網絡拓撲行為的特征等。具體的網絡拓撲形態如圖1所示:從圖1中可以看出,傳統的計算機網絡拓撲結構呈現出網狀的態勢,由中心為個終端提供數據轉換等服務支持。其中,TCP/IP協議是網絡協議系統中的重要組成部分,它也是現代網絡信息管理中最優秀的協議之一。在傳送數據的過程中,由于IP層的傳輸不會受到過度限制,信息的傳遞順次可能會有所改變。從網絡協議分析的基礎框架結構來看,網絡協議分析技術的理論研究內容仍有一定的挖掘空間。
3.2網絡協議分析技術的應用為網絡
拓撲行為的客觀描述夯實基礎依照TCP/IP參考模型,在數據包封裝相關技術研究的基礎上,采取端口檢測以及特征值深度包檢測等協議識別技術,探究網絡協議分析的基本內容。從網絡平臺信息傳遞的效率來觀察,按照TCP/IP協議格式逐層顯示所采集到的網絡數據包的各層協議網絡字段信息,最終構建起網絡協議分析的基礎框架,整個過程較為合理。從具體情況來分析可知,總體的網絡協議分析技術是分為兩部分內容來實現的,一部分為網絡數據采集模塊,另一部分為網絡協議分析處理模塊。這兩個部分的協調運作,便能夠針對網絡拓撲行為進行客觀的描述。
4數據分析與假設檢驗
4.1探知計算機網絡行為
所謂的“計算機網絡行為”,指的便是網絡運行的動態變化規律以及用戶主動或者被動采用終端設備通過Internet連接其他終端設備獲得信息數據的行為。這樣看來,計算機網絡行為是構成網絡系統的各個因素經過交互作用后而使系統表現出來的一種行為。從我國計算機網絡運行的總體情況來看,對計算機網絡行為概念的理解和掌握,能夠更好的對網絡狀態做出宏觀的預測,從而在一定程度上提高網絡的整體服務質量。
4.2在網絡協議分析技術支撐下的計算機網絡數據分析
一般情況下,網絡環境中的物理地址與IP地址是互相綁定的,這樣可以穩定網絡運行環境中的各項信息資源,以便于網絡參與者執行信息傳輸與操作。但同時,也意味著當有人盜用他人網絡地址進行惡意操作時,就會給正常使用網絡的人們帶來一定的風險,易發生損失。所以,就要發揮出網絡協議分析技術的功能,通過研究物理地址與IP地址的綁定時間范圍,來確定并指認盜用網絡者的非理性行為,進而維護網絡運行安全。
4.3計算機網絡拓撲模型的架設基礎
計算機網絡拓撲形態結構當中的每種形態結構都有其獨特的適用環境與搭建標準;再從傳輸技術的角度而言,網絡拓撲結構可以被劃分為兩大類,即點對點的傳播方式與廣泛散播方式,二者都能夠對網絡協議和數據采集過程產生影響,進而對計算機網絡拓撲行為帶來干擾。無論如何劃分網絡結構與形態,網絡協議分析技術需要足夠的網絡數據來支撐,只有當網絡結構中的數據庫中采集到大量的網際間信息數據時,網絡分析技術的框架才可能搭建起來。
5研究結論與建議
計算機技術的涌現為網絡信息的有序流轉提供了可能,隨著技術的不斷升級,人們渴望能夠尋找到一種切實可行的簡便方式來描述計算機的拓撲行為,因此,探知到一種基于復雜網絡理論的計算機網絡拓撲形態,為當前復雜網絡環境下的現代網絡運轉保駕護航。現階段,我國各領域的發展都離不開計算機相關技術的支撐,然而,讓遇見較為特殊的實際工作要求時,就需要借助專業化的計算機軟件來輔以操作,這樣一來,就需要開展計算機軟件開發項目,以高質量的計算機軟件產品的功用來滿足用戶的個性化需求。從本質上來看,將電子信息技術在實踐領域的應用則意味產業技術的升級,同時,還代表著信息時代的發展成果。隨著電子信息技術的發展,基于復雜網絡理論的計算機網絡拓撲行為等方面的研究也取得了實質性的進步,進而為信息時代環境下的復雜化網絡管理提可靠的理論支撐。
作者:張志鵬單位:渤海大學信息科學與技術學院
1模型應用的必要性
基于網絡的真實數據進行實證性研究是研究網絡輿情演化規律的有力方向,但由于網絡結構復雜、海量的個體和真實數據難以獲取等原因,雖有一定進展,但成果不顯著.而通過模型構建來反應個體的觀點交互進而解釋網絡輿情的傳播規律成為大量學者的選擇.模型不是現實,而是虛構的對象,旨在通過某些可測量,在一定程度上達到與所研究現實世界的同構性.模型通常是將研究對象簡單化,關于其相關變量和交互都考慮得不夠周全,但是模型是獲得事實的有益工具.簡單的模型可以作為研究更加復雜和精確現實的起點,不完全的模型可以讓我們專注于復雜現象的特殊屬性或評估缺失變量的重要性.在網絡輿情建模研究上,有來自物理學、數學、計算機與信息科學、傳播學、心理學、社會學、情報學等多學科的學者分別在自己的研究視域內開展,不同學科的交叉更促進了其發展速度.研究者們利用統計物理學、觀點動力學、社會動力學、社會心理學等領域的方法,著重描述個體之間意見交互和觀點形成的過程,進而得出群體的宏觀輿論涌現,為后續研究儲存了深厚的積淀,并產生了深遠的影響.輿情網絡是典型的社會復雜網絡,具有復雜系統的特征.復雜網絡理論的逐步發展,提供了比以往其他方法都更有效的表達社會網絡結構及關系的方法.復雜網絡中的個體行為傳播與集體活動的演化等引發了學者們的關注.隨著社會系統的復雜化和信息技術的快速發展,網絡傳播的模式也越來越多元化復雜化,利用復雜網絡分析方法分析互聯網,尤其是Web2.0網絡中的輿情信息發生、發展、演化的機理成為一個研究熱點.
2基于復雜網絡的網絡輿情傳播模型
2.1傳染病模型由于信息傳播與病毒感染的前提條件存在一定的相似性(有向性和相鄰性等),并且具有相同的動力學特點,所以傳染病模型被借以模擬網絡輿論尤其是謠言的傳播[7].傳染病模型最早是1926年Kermack和McKen-drick構造的SIR(susceptibleinfectedrecovered)模型,以及1932年提出的SIS(susceptibleinfectedsus-ceptible)模型.在SIR模型中,將人群分為易感人群(S),染病人群(I)和免疫人群(R).該模型適用于染病后自動免疫并不會被二次感染的疾病,如水痘、百日咳,或者不能治愈終會死亡的疾病,如艾滋病等.SIS模型則只有易感人群和染病人群,適用于被治愈以后仍然恢復為易感人群的疾病.對于同一謠言,接觸的次數并不影響已經被傳播的后果,所以很多謠言傳播模型借鑒了SIR模型.Daley和Kendal在1965年首次根據流行病模型構建了謠言傳播的D-K模型,該模型借助隨機過程理論,將謠言相關個體分為三類,未聽說過謠言(相當于易感人群),傳播謠言的人(相當于染病人群)和聽說過謠言但不傳播(相當于免疫人群),并假定角色以一定概率轉換.Maki和Thompson等隨后構建了M-T模型[9].這兩個模型在謠言傳播上得到廣泛使用.隨著復雜網絡的興起,謠言傳播重新被學者重視,并取得了較大的研究進展.Kitsak等將謠言傳播的SIS模型和SIR模型應用在了一些真實復雜網絡中,分別為:LiveJournal.com上的550萬人的朋友圈、倫敦大學學院計算機科學系的郵件聯系網、瑞典的病人聯系網和imdb.com上提供的電影演員的合作網絡,并得出了一些重要結論.Zanette首次應用了小世界網絡理論研究謠言傳播,建立了SIR平均場方程,結論顯示,謠言傳播有一定的臨界值.隨后,Zanette比較了謠言傳播在小世界網絡和動態小世界(dynamicsmallworlds)兩種復雜網絡機制下的異同,結果顯示,動態小世界網絡更接近實際,并具有易分析和便于數值處理等優勢.Moreno和Nekovee則在無標度網上了構建了謠言傳播模型,并對隨機分析和計算機模擬兩種分析方法得出的結論進行了比較.Xiong等提出了SCIR模型,該模型側重微博轉發行為導致的信息傳播,其中,C表示已獲知信息但對是否轉發該信息尚處于猶豫狀態,并基于規則網格和無標度網絡進行了仿真.國內也有大批研究成果出現.潘灶峰和汪小帆等在改進的無標度網絡(聚類系數可變)上構建了謠言傳播模型,發現增加網絡聚類系統,即增加信息的透明度是抵制謠言的有效手段.陳靜等綜合了SIS模型和SIR模型,提出了針對在線網絡傳播形式的SICRS傳播模型.該模型加入了起過渡作用的治療狀態(cured),通過對該模型的仿真,發現了復雜網絡尤其是無標度網絡中輿情傳播的三階段規律:初期的爆發、中期的周期性波動和后期的穩定狀態.此外,作者還具體闡述了輿情傳播的影響因子.陳福集等[20]重要關注了網絡輿情傳播建模中的衍生效應,通過仿真的數值設定實驗,在傳統SEIRS模型基礎上引入話題衍生率,同時考慮輿情傳播的社會影響作用和個體記憶因素等,分析其對輿情傳播的影響.陳波基于泛在媒體環境,考慮現有模型對網絡個體狀態處理太過簡單,引入了兩個新的變量:直接免疫率和潛伏個體,建立了一個帶直接免疫的SEIR模型,并采用了starlogo仿真軟件驗證了該模型.朱恒民等將SEIR模型應用到BA無標度網絡上,重點考慮媒體對網絡輿情話題傳播的影響,提出了輿情話題傳播模型,結果表明,媒體會加快輿情傳播速度.錢穎基于SIR模型建立了微博輿情的傳播模型.
2.2觀點動力學模型研究輿論或共識形成過程的模型可以追溯到應用數學領域的French模型,該模型創建于1956年,研究在離散條件下,考慮個體以某種不同權重值采用他人意見時,團隊內部的意見相互影響的復雜性問題.隨著問題不斷被研究者重視,出現了多個能用于模擬網絡輿情傳播的模型,經典的元胞自動機模型、Sznajd模型、Hegselmann-Krause模型、Deffuant模型、Wu-Huberman模型等均在一定程度上影響了后續網絡輿情傳播模型的構建.隨后,大量學者將觀點動力學上的模型應用到輿情中觀點的傳播,進一步考察輿論的形成等.Alves[等首次提出宏觀的輿論模型正逐漸被基于局部個體空間相互作用的微觀離散動力學模型所代替.國內學者紛紛在元胞自動機模型的基礎上提出多個改進模型.方薇團隊考慮元胞堅定性特點設計了元胞移動遍歷的輿情傳播模型,并進一步構建了協同元胞自動機模型.王鹍鵬提出了三位元胞自動機模型來模擬網絡輿情傳播動態.潘新等改進了Wu-Huberman模型,考慮社會網絡中的個體交互,構建了網絡輿情傳播模型,該模型可用來衡量輿情傳播的速度.
2.3其他模型博弈論因為其分析個體關系的優越性,被應用到網絡輿情傳播中.王楊等基于博弈論,考慮網絡社區內外部對輿情傳播的影響,構建了網絡輿情的傳播模型.結果表明,網絡輿情在網絡社區中的傳播具有初期傳播穩定、后期形成具有影響力的輿論的一般特點.韓少春、劉錦德等利用了不完全信息演化博弈模型,分析了網絡輿情傳播的羊群行為,并提出了控制羊群行為的主要策略.其他學者拋開經典模型,嘗試構建新的病毒模型來模擬輿情傳播、模擬群體極化的動力模型;也有學者利用復雜網絡的方法,分析網絡輿情傳播的特點和規律,或者構建相應的模型,對實際的網絡輿情引導起到指導作用,例如在新浪微博、高校BBS等方面的應用.
3現有研究的總結及發展趨勢
3.1研究總結
3.1.1建模方法多數網絡輿情傳播模型采用了自上而下的建模方法,重點關注網絡輿情宏觀的演變及群體整體的觀點變化.這類模型將研究對象看成一個系統,在不同層次研究系統的整體.最典型就是利用傳染病模型模擬謠言傳播過程進而反映網絡輿論的傳播過程.
3.1.2建模工具基于復雜網絡的模型構建,利用恰當的軟件或工具能起到事半功倍的效果.目前常用的建模工具有Starlogo、Netlogo、Swarm、Ucinet、Pa-thon等軟件工具.也有不少學者自行開發了相關軟件平臺,如武漢大學信息管理學院開發了NEView-er,用于復雜網絡的演化分析,這些工具都在相關研究中發揮了重要的作用.
3.1.3模型對實踐的指導目前,大多是結合理論研究和實證分析來研究網絡輿情傳播的規律和特點,從理論上深入探討網絡輿情傳播演化的數學或物理模型,建立清晰準確的理論框架,同時在大數據的背景上,借助數據倉庫和數據挖掘等先進信息技術獲取大量實證數據,驗證理論模型的有效性,修正理論模型的假設.盡管目前已構建了基于不同理論基礎的多個模型,但是模型如何指導實踐,用于引導網絡輿情朝正確方向發展,或控制負面輿情的發展等方面,仍需要進一步深入研究.
3.2發展趨勢隨著復雜網絡理論的不斷發展,網絡拓撲結構更加接近真實網絡,促進了基于復雜網絡理論建模的復興.通過網絡微觀生產機制來探尋網絡宏觀性質成為一項有意義且極具挑戰性的工作.盡管統計物理學和數學等學科領域的經典模型可以借助到網絡輿情的觀點演化研究上,學者也展開了一些實際的應用研究,但是社會網絡的復雜性,使得目前學界的研究成果對于描述實際網絡輿情演化狀況仍顯簡化,存在較大的改進空間.移動網絡已成為更重要的輿情傳播陣地,所以針對移動網絡社區的輿情傳播特性,例如微信群等,構建相應模型將成為一個新的研究熱點.自適應網絡代表了一類新的網絡結構和網絡行為,主要特點是能夠相互反饋,這類網絡能夠反應真實的合作演化過程,所以流行病模型在自適應網絡上的應用受到越來越多的關注。
作者:任立肖檀柏紅張亮單位:天津科技大學經濟與管理學院
信息化時代的到來,為生存于網絡環境中的企業帶來了前所未有的機遇和挑戰。當今,無論是產品設計、制造裝配,還是物料供應,都可以在全球范圍內進行;適應全球化潮流的產品,通過各種網絡組織協調與運作,把分布在世界各地的工廠和銷售網點聯結成一個整體,并能時刻與世界上任何一個角落的顧客或供應商進行交流。如何運用信息技術這個杠桿來重新調節企業的內部和外部資源,平衡變化多端的市場供求關系和競爭與合作的格局,已成為企業、政府和研究機構共同關心的問題。發達的工業化國家面臨的是如何保持領先地位,搶占技術和市場的制高點;正在進行工業化的國家則面臨更加嚴峻的挑戰,開放的市場既提供了新的準入機遇,也是對自身產品的競爭能力、管理效率以及市場反應速度的新考驗。隨之而來的是世界變得越來越小,全球經濟一體化已成為企業變革的最根本的動因。作為企業發展源動力的技術創新更是首當其沖地受到網絡環境的影響,企業的技術創新及商業化過程已經成為企業獲取競爭優勢的關鍵因素之一。
企業生態系統與網絡環境
生態學的基本觀點是適應觀、選擇觀、整體觀、層次觀、動態觀、進化觀和協同觀。在生態學發展的百余年歷史中,生態學研究已超出生物學的范疇。企業生態系統是借用生態學的概念,來解釋組織和環境之間的關系,凡是相互影響、相互作用的企業組織之間、企業組織和個人之間,依靠各自的優秀能力進行優勢互補,以共同實現價值創新所形成的復雜經濟群體都屬于企業生態系統。企業生態系統與其環境之間相互依賴、相互作用。
隨著計算機網絡的出現,及網絡環境的變遷,組織的傳統經營模式發生了巨大改變,環境對組織的影響也日益擴大,為生存于網絡環境中的企業帶來了前所未有的機遇和挑戰。網絡環境是由技術層面和社會層面構成。技術層面是由信息技術發展帶來的互聯網網絡環境,通過企業內部網和外部網將企業生態系統內各成員企業或相互聯系的不同企業生態系統聯結起來,實現信息在企業組之間的流動;社會層面是企業生態系統獲取信息、資源及社會支持的社會網絡,各種資源是聯結成員企業之間、系統和環境之間的紐帶,資源的內容和形式主要有資金、人才、信息、技術、服務、知識和物資等,所以,企業生態系統也是一個由多種關系聯接交織而成的多重復雜的社會網絡關系。這兩個層面相互依賴、相互影響,技術層面是社會層面的依托和基礎,社會層面是技術層面的升華。技術層面的變革,使企業組織間信息高效流動,進而促使企業組織向更具有動態性、開放性和自學習性的方向演進,最終帶動社會層面的變革。其中,網絡信息流是重要的作用力,網絡環境將對企業生態系統的價值鏈、資源配置方式、組織結構、競爭戰略和運作方式等產生巨大的影響。網絡環境的變化將為企業組織實現動態的創新與演化過程提供可能的機遇。
網絡環境為企業提供了更為先進的硬件技術平臺,使企業的競爭方式和手段的轉變成為可能;同時,基于網絡外部性的網絡環境又使得企業必然轉變競爭方式,以求得在激烈環境中生存與發展。企業順應信息的網絡化已成必然趨勢,具體表現在以下幾個方面:信息的普遍性和分布性,有用的信息到處可見,知識的流淌與外溢效應愈加顯著,關鍵是如何正確地判斷和應用;技術進步日益加速,新技術產生越來越快,大大增加了企業間的相互依賴性;技術更具有的可獲取性,技術的交流渠道多樣化,只有不斷地創新、合作,才能保持優勢;全球經濟一體化,國內市場成為全球市場的一部分,中國企業也可以利用全球市場;受環境和資源限制,增強資源的有效利用,擴大可利用資源的來源,從資源依賴型向知識依賴型轉移成為迫在眉睫的問題;日益增加的服務期望,個性化的產品與個性化的服務不斷增長的要求,擴大了企業與客戶關系的內涵;計算機網絡技術的快速發展,網絡通信系統具有高度的開放性、可靠性和可縮放性;網絡服務系統具有以不同服務質量傳輸不同數據類型的集成服務能力,在其上傳輸的信息和數據具有良好的操作性和一致性語義;各種應用系統能夠跨平臺進行數據訪問。這些因素促使環境發生巨變,對企業的環境依賴性和環境適應性要求越來越高。
網絡環境下的企業變革
(一)促進企業競爭戰略的變革
傳統企業的競爭是你死我活的競爭,而這種競爭在網絡經濟時代則變成了雙贏合作,從公司競爭變成聯盟競爭,在網絡經濟時代出現的很多新的商機都需要將多種復雜的系統結合在一起,而不是圍繞一件獨立的產品搞技術革新,不僅一個企業無法完全具備應該具備的能力,甚至一個國家也都需要更多的支持和幫助。在開放的網絡環境中,企業生態系統的價值鏈變形為價值網,企業間的聯系更加緊密,企業與其供應商、分銷商及顧客組成了一個更大的價值增值系統,即價值網,企業在價值網中體現其價值的增值。網絡技術的快速發展為企業競爭戰略從紅海到藍海的轉變掃除了技術障礙,還將推動企業全球營銷戰略變革的進程。
(二)對傳統制造理念產生革命性變革
虛擬企業和動態聯盟正逐漸成為現代企業適應競爭的理想模式,也是網絡化環境中企業組織模式的重要特征。網絡技術實施的最終目標是將分散在不同區域、企業、組織和個體中的各類資源有效地組織起來,形成一個制造網絡。使用戶能夠方便地獲得各種制造服務,并在網絡的支持下方便地形成面向特定企業制造需求的專業化應用系統,實現企業間的商務協同、設計協同、制造協同和供應鏈協同。
(三)推動企業經營模式變革
企業組織利用網絡環境,跨越不同企業之間存在的空間障礙,通過企業之間的信息集成、業務過程集成、資源共享,對企業開展異地協同的設計制造、網上營銷、供應鏈管理等提供技術支撐環境和手段。為實現敏捷制造和虛擬企業的運作提供支持,形成具有數字化、柔性化、敏捷化等基本特征的優勢互補的協同企業。通過網絡環境下企業間信息、過程、資源的集成,實現協同制造過程中物流、信息流、資金流、工作流的優化運行,使整個網絡系統中的制造企業群體以較低的成本和較短的開發周期,制造出符合市場需求的高質量產品。網絡技術的發展將推動企業從大規模生產到大規模定制,從產品經濟到服務經濟,從實體經營到虛擬經營,從封閉式經營到開放式經營,從自主經營到動態聯盟等經營模式變革。
(四)帶動企業組織變革
網絡經濟正在改變著每一個企業與外部聯系和交往的方式,同時也對企業自身的組織結構和組織形態提出了挑戰。知識和信息改變著企業管理的理念,拓寬了企業管理的范圍和內容,網絡技術必將改變企業管理的環境,創造一種新的共同工作的方式方法。而所有這些都將從根本上影響和改變著未來的本論文由整理提供企業組織。企業組織結構將趨于扁平,企業組織規模將趨向兩個極端,企業組織的邊界將趨于模糊和虛擬,企業組織的職務設計將趨于團隊任務。
五)賦予企業更強的優秀競爭優勢
網絡技術的進步,將在解決海量計算、加快設計速度、縮短產品開發周期等方面發揮巨大優勢。網絡環境的變化,將有利于提高企業產品研發和設計能力;提高制造企業的管理能力;降低企業信息化的風險;提高企業資源共享能力;提高企業的協同工作能力;增強制造裝備的信息互聯能力。
網絡環境下企業技術創新特點
(一)創新機遇的變化
在網絡環境中,技術創新機遇仍然是企業技術創新實現的重要外部因素,并以各種類型在企業技術創新時空系統中普遍存在和持續分布。在企業技術創新過程中,所有產品創新、工藝創新、市場創新、組織創新及管理創新等都可能組合在整個技術創新過程中,因而創新組合具有集成性,并導致技術創新的組合機遇也具有時空上的集成性。在網絡環境中這種集成性更加凸顯。
考察企業技術創新實踐過程,企業創新過程發生跨越式、轉折性變化的高層次戰略性機遇與發生漸進性、連續性變化的戰術性機遇往往是并存的。通常,戰略性機遇次數不多,但至關重要。能否抓住這種戰略性機遇,決定了企業技術創新的成敗,以至于決定企業發展的命運。網絡環境的變化,導致戰略性機遇發生的頻率增加,但對知識積累和知識吸收能力的要求不斷增加。
(二)創新網絡成為重要資源
傳統環境下企業技術創新的主要影響因素,包括技術創新能力、技術創新投入、創新實施、創新(組織)管理、技術創新市場(產出)等幾個方面。在網絡環境下,知識經濟的特征越加明顯,創新活動過程以及推廣和擴散過程中形成的網絡及其聯系已成為十分重要的戰略資源,尤其是知識生產者與使用者之間、企業合作伙伴之間的網絡特征和聯系都會對企業技術創新的績效產生很大影響。網絡環境下企業技術創新的很多活動,往往超出單個企業內化式創新能力的支持范圍,企業必須依托多主體、多過程和重復進行的技術創新網絡,尋求外部技術與資金資源的支持,通過內外技術知識資源的有效整合進行技術創新。
(三)創新模式不斷變化和演進
在網絡環境下,企業技術創新的過程受到許多因素的影響。由于這種復雜性,企業不可能完全孤立地進行技術創新。為追求創新,企業不得不與其他組織產生聯系,來獲得各種信息、知識和其他資源,這就導致了技術創新模式的多樣化。
從技術創新的發生機制角度看,技術創新過程是信息、人員及物資等創新要素在創新目標下的流動實現過程。技術創新模式從技術推動和市場拉動的線性模式,經歷技術創新的平行交叉模式,進入了系統一體化與擴展模式。系統一體化模式又稱為網絡模式,強調技術創新過程的網絡外部連接性,即企業與外部環境間廣泛的網絡構建,合作與競爭并存。
從技術創新的來源角度看,已從社會層面理解和認識技術創新,經歷創新的主要來源歸結為專業管理人員,而不是技術開發人員,到如今創新政策的主要著重點是基礎建設與市場信息,充分說明在網絡環境下企業技術創新對外部資源的依賴。
從技術創新研究開發的組織方式角度看,已從本國集中研究開發模式、多國集中研究開發模式逐步進入多國分散研究開發模式、多國網絡化研究開發模式和多國網絡集成研究開發模式不斷的演進過程中。網絡集成的研究開發模式適應了技術的發展和企業研究開發的要求,這種研發模式不單單從技術的角度考慮研發的目標和創新過程,而是從戰略的高度審視研發的實現過程,在充分發揮內部研發優勢的同時,可以有效利用外部技術資源。
從研發單位與生產單位的關系密切程度角度看,已從技術協作模式、契約型合作模式向一體化模式演進。一體化模式是企業與高等院校、科研設計單位合作中最高級、最緊密、最有成效的形式。對于生產單位來說,通過研發單位與生產單位的合作,可以彌補僅僅依靠本企業力量的困難,縮短新技術、新產品的開發周期,以盡快搶占市場。對于科研單位來說,則有利于了解社會需要,將科研成果盡快地轉化為產品,取得經濟效益。
(四)提高知識吸收能力實現技術創新能力轉化
在開放的網絡環境中,企業的競爭優勢主要取決于信息、技術、優秀能力和人力資源等無形要素。公平和開放的網絡環境為企業提供了高效分享資源、信息、知識和利益的有效機制。這些不僅可以帶動生產能力的提高,使生產系統的效率、產品、工藝和技術水平得以提升,也可以使企業組織的知識吸收能力大幅提升。知識的吸收能力是指企業獲得、存儲、學習和轉化新知識的能力。
知識運用是知識創新過程的最終落腳點。隨著知識經濟時代的來臨,人們對知識的認識越來越深刻。知識的價值越來越直接體現在經濟生活中。知識的創造和積累已不再是人類所主要追求的惟一目標,只有不斷運用到實踐中去推動人類社會向前進步才能真正帶來價值。網絡技術促進了生產能力和知識吸收能力大幅提升,并帶動技術創新能力的提高。技術創新能力擔負著提高技術能力的重任,只有擁有技術創新能力,經過不斷創新,企業在技術能力上才能最終戰勝技術領先者。由于知識能夠在網絡環境中的邊際成本迅速降低的情況下被迅速復制和分配,這時企業的唯一競爭優勢取決于其能否從現有知識中產生新知識的能力,即學習創新能力。
在開放的網絡環境中,學習創新能力成為企業優秀能力的內核,競爭優勢主要來自于學習創新能力,這種學習創新能力不僅是為了避免結點企業脫離既定的目標,而且更重要的是形成敏銳的洞察力。通過實施各自的戰略行為,創造新的競爭優勢,獲得行業競爭的關鍵制勝因素。知識創新活動是沿著“知識鏈”進行的,即:企業知識的產生和形成、企業知識的傳播和共享、企業知識的存儲和積累,以及企業知識的運用和保護。企業的這一知識創新過程并不是封閉的,它受到企業內外多種因素的影響,企業可以通過管理這些影響因素來實現對知識創新過程的間接管理。對于大多數企業來說,不論是何種形式的競爭優勢,其最終來源都是企業所擁有的獨特的資源和能力,而這些獨特的資源和能力的優秀,正是企業的知識及其創新。因而知識創新是企業持續競爭優勢的根本來源。
網絡環境下企業技術創新體系構建
創新在企業內部可能表現為新的產品設計、材料、生產工藝、包裝、廣告、銷售渠道、支付手段、價格策略等,并要求企業更新整體的經營觀念、經營方式、資金運作等。更艱巨的是,創新常常意味著面對未知的外部,需要從頭開始,往往要拋棄過去的經驗,摸著石頭過河,并承擔巨大的風險。在網絡技術快速發展的背景下,全球企業競爭格局將重新洗牌,競爭起跑線會重新劃定,企業的生產經營模式將發生根本性變革,企業將面臨巨大的機遇與挑戰,這也使創新具備了必要性和緊迫性。企業創新是企業發展的必然要求,是優勝劣汰、適者生存的競爭法則,是企業生存的基礎。企業只有牢固樹立創新意識并付諸行動,以創新求生存、求發展,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
企業技術創新能力是企業在相當長的時間內,持續不斷地推出、實施新的創新,并持續不斷地實現創新經濟效益的能力。企業的生存與發展必須依靠持續的技術創新,通過不斷的技術創本論文由整理提供
新,為企業的生存與發展注入活力,促進企業競爭力的提升。在企業技術創新實踐過程中,提高把握創新機遇的能力,努力實現持續創新目標與資源要素在時空的最佳耦合。準確把握優秀層技術創新,打造強勢企業結構,提高主動駕馭市場的能力,確保企業優秀競爭力。信息的網絡化和資源的分散化使得企業組織必然走向網絡化,技術創新賴以產生的知識共享、信息交流等機制的暢通必須有技術手段的支持。企業應當充分利用先進的信息技術,構建完善的信息系統和知識平臺等基礎設施;優化信息資源整合、企業技術創新過程的組織與管理;加快生產和傳遞對產品以及服務的改進信息;對企業內部的資源、過程、策略和組織機構進行再設計,為決策層提供可以洞察和預見企業潛在發展機遇的有用信息;為企業知識的產生和形成、企業知識的傳播和共享、企業知識的存儲和積累,以及企業知識的運用和保護構建信息化平臺。企業必須從如何提高自身適應能力的角度來確定信息化發展目標,提出信息化和網絡化的實現框架和關鍵技術。
技術創新的本質是知識創新,作為知識創新的載體,人力資源成為知識創新過程中的優秀因素,知識創新對人力資源的素質、技能、知識構成、學習能力等提出了新的要求,企業應當據此對人力資源加以培訓和激勵。
組織是企業技術創新的重要影響因素,包括組織文化和組織結構。組織結構是企業面臨的環境、技術、人員、任務等多項變量的函數,當某項或某幾項變量發生變化影響到企業整個組織結構與行為方式時,就必須從戰略高度來重新規劃企業的組織結構。無論采用什么樣的組織結構都必須與這些因素保持一種動態的平衡。技術創新要求企業內部有良好暢通的知識共享渠道,人與人之間能夠進行廣泛而迅速的聯系,企業要充分重視構建柔性化的、靈活的組織結構,以適應知識創新的這一要求。適應企業技術創新活動的組織文化應當是一種有助于知識創造、知識傳播和知識運用的學習型文化。
企業在從事技術創新活動時不可避免地受到所處環境的影響,因為技術創新不是一個簡單的從新思想產生到開發、生產、營銷的線性過程,而是企業與企業外的研發機構、大學、其他企業及客戶等交互作用的結果。不僅如此,政府、金融、文化和法律等因素也都是影響創新的重要變量。環境影響因素包括宏觀和微觀兩個方面。隨著全球經濟的一體化,企業將面對一種以多變性和不確定性為主導的市場競爭環境,以合作來贏得競爭已成為各國企業的共識。企業應當通過對這些環境因素進行管理或施加影響,來提高企業的環境適應性,創造有利于自身技術創新的環境條件。
信息化時代的到來,為生存于網絡環境中的企業帶來了前所未有的機遇和挑戰。當今,無論是產品設計、制造裝配,還是物料供應,都可以在全球范圍內進行;適應全球化潮流的產品,通過各種網絡組織協調與運作,把分布在世界各地的工廠和銷售網點聯結成一個整體,并能時刻與世界上任何一個角落的顧客或供應商進行交流。如何運用信息技術這個杠桿來重新調節企業的內部和外部資源,平衡變化多端的市場供求關系和競爭與合作的格局,已成為企業、政府和研究機構共同關心的問題。發達的工業化國家面臨的是如何保持領先地位,搶占技術和市場的制高點;正在進行工業化的國家則面臨更加嚴峻的挑戰,開放的市場既提供了新的準入機遇,也是對自身產品的競爭能力、管理效率以及市場反應速度的新考驗。隨之而來的是世界變得越來越小,全球經濟一體化已成為企業變革的最根本的動因。作為企業發展源動力的技術創新更是首當其沖地受到網絡環境的影響,企業的技術創新及商業化過程已經成為企業獲取競爭優勢的關鍵因素之一。
企業生態系統與網絡環境
生態學的基本觀點是適應觀、選擇觀、整體觀、層次觀、動態觀、進化觀和協同觀。在生態學發展的百余年歷史中,生態學研究已超出生物學的范疇。企業生態系統是借用生態學的概念,來解釋組織和環境之間的關系,凡是相互影響、相互作用的企業組織之間、企業組織和個人之間,依靠各自的優秀能力進行優勢互補,以共同實現價值創新所形成的復雜經濟群體都屬于企業生態系統。企業生態系統與其環境之間相互依賴、相互作用。
隨著計算機網絡的出現,及網絡環境的變遷,組織的傳統經營模式發生了巨大改變,環境對組織的影響也日益擴大,為生存于網絡環境中的企業帶來了前所未有的機遇和挑戰。網絡環境是由技術層面和社會層面構成。技術層面是由信息技術發展帶來的互聯網網絡環境,通過企業內部網和外部網將企業生態系統內各成員企業或相互聯系的不同企業生態系統聯結起來,實現信息在企業組之間的流動;社會層面是企業生態系統獲取信息、資源及社會支持的社會網絡,各種資源是聯結成員企業之間、系統和環境之間的紐帶,資源的內容和形式主要有資金、人才、信息、技術、服務、知識和物資等,所以,企業生態系統也是一個由多種關系聯接交織而成的多重復雜的社會網絡關系。這兩個層面相互依賴、相互影響,技術層面是社會層面的依托和基礎,社會層面是技術層面的升華。技術層面的變革,使企業組織間信息高效流動,進而促使企業組織向更具有動態性、開放性和自學習性的方向演進,最終帶動社會層面的變革。其中,網絡信息流是重要的作用力,網絡環境將對企業生態系統的價值鏈、資源配置方式、組織結構、競爭戰略和運作方式等產生巨大的影響。網絡環境的變化將為企業組織實現動態的創新與演化過程提供可能的機遇。
網絡環境為企業提供了更為先進的硬件技術平臺,使企業的競爭方式和手段的轉變成為可能;同時,基于網絡外部性的網絡環境又使得企業必然轉變競爭方式,以求得在激烈環境中生存與發展。企業順應信息的網絡化已成必然趨勢,具體表現在以下幾個方面:信息的普遍性和分布性,有用的信息到處可見,知識的流淌與外溢效應愈加顯著,關鍵是如何正確地判斷和應用;技術進步日益加速,新技術產生越來越快,大大增加了企業間的相互依賴性;技術更具有的可獲取性,技術的交流渠道多樣化,只有不斷地創新、合作,才能保持優勢;全球經濟一體化,國內市場成為全球市場的一部分,中國企業也可以利用全球市場;受環境和資源限制,增強資源的有效利用,擴大可利用資源的來源,從資源依賴型向知識依賴型轉移成為迫在眉睫的問題;日益增加的服務期望,個性化的產品與個性化的服務不斷增長的要求,擴大了企業與客戶關系的內涵;計算機網絡技術的快速發展,網絡通信系統具有高度的開放性、可靠性和可縮放性;網絡服務系統具有以不同服務質量傳輸不同數據類型的集成服務能力,在其上傳輸的信息和數據具有良好的操作性和一致性語義;各種應用系統能夠跨平臺進行數據訪問。這些因素促使環境發生巨變,對企業的環境依賴性和環境適應性要求越來越高。
網絡環境下的企業變革
(一)促進企業競爭戰略的變革
傳統企業的競爭是你死我活的競爭,而這種競爭在網絡經濟時代則變成了雙贏合作,從公司競爭變成聯盟競爭,在網絡經濟時代出現的很多新的商機都需要將多種復雜的系統結合在一起,而不是圍繞一件獨立的產品搞技術革新,不僅一個企業無法完全具備應該具備的能力,甚至一個國家也都需要更多的支持和幫助。在開放的網絡環境中,企業生態系統的價值鏈變形為價值網,企業間的聯系更加緊密,企業與其供應商、分銷商及顧客組成了一個更大的價值增值系統,即價值網,企業在價值網中體現其價值的增值。網絡技術的快速發展為企業競爭戰略從紅海到藍海的轉變掃除了技術障礙,還將推動企業全球營銷戰略變革的進程。
(二)對傳統制造理念產生革命性變革
虛擬企業和動態聯盟正逐漸成為現代企業適應競爭的理想模式,也是網絡化環境中企業組織模式的重要特征。網絡技術實施的最終目標是將分散在不同區域、企業、組織和個體中的各類資源有效地組織起來,形成一個制造網絡。使用戶能夠方便地獲得各種制造服務,并在網絡的支持下方便地形成面向特定企業制造需求的專業化應用系統,實現企業間的商務協同、設計協同、制造協同和供應鏈協同。
(三)推動企業經營模式變革
企業組織利用網絡環境,跨越不同企業之間存在的空間障礙,通過企業之間的信息集成、業務過程集成、資源共享,對企業開展異地協同的設計制造、網上營銷、供應鏈管理等提供技術支撐環境和手段。為實現敏捷制造和虛擬企業的運作提供支持,形成具有數字化、柔性化、敏捷化等基本特征的優勢互補的協同企業。通過網絡環境下企業間信息、過程、資源的集成,實現協同制造過程中物流、信息流、資金流、工作流的優化運行,使整個網絡系統中的制造企業群體以較低的成本和較短的開發周期,制造出符合市場需求的高質量產品。網絡技術的發展將推動企業從大規模生產到大規模定制,從產品經濟到服務經濟,從實體經營到虛擬經營,從封閉式經營到開放式經營,從自主經營到動態聯盟等經營模式變革。
(四)帶動企業組織變革
網絡經濟正在改變著每一個企業與外部聯系和交往的方式,同時也對企業自身的組織結構和組織形態提出了挑戰。知識和信息改變著企業管理的理念,拓寬了企業管理的范圍和內容,網絡技術必將改變企業管理的環境,創造一種新的共同工作的方式方法。而所有這些都將從根本上影響和改變著未來的企業組織。企業組織結構將趨于扁平,企業組織規模將趨向兩個極端,企業組織的邊界將趨于模糊和虛擬,企業組織的職務設計將趨于團隊任務。
(五)賦予企業更強的優秀競爭優勢
網絡技術的進步,將在解決海量計算、加快設計速度、縮短產品開發周期等方面發揮巨大優勢。網絡環境的變化,將有利于提高企業產品研發和設計能力;提高制造企業的管理能力;降低企業信息化的風險;提高企業資源共享能力;提高企業的協同工作能力;增強制造裝備的信息互聯能力。
網絡環境下企業技術創新特點
(一)創新機遇的變化
在網絡環境中,技術創新機遇仍然是企業技術創新實現的重要外部因素,并以各種類型在企業技術創新時空系統中普遍存在和持續分布。在企業技術創新過程中,所有產品創新、工藝創新、市場創新、組織創新及管理創新等都可能組合在整個技術創新過程中,因而創新組合具有集成性,并導致技術創新的組合機遇也具有時空上的集成性。在網絡環境中這種集成性更加凸顯。
考察企業技術創新實踐過程,企業創新過程發生跨越式、轉折性變化的高層次戰略性機遇與發生漸進性、連續性變化的戰術性機遇往往是并存的。通常,戰略性機遇次數不多,但至關重要。能否抓住這種戰略性機遇,決定了企業技術創新的成敗,以至于決定企業發展的命運。網絡環境的變化,導致戰略性機遇發生的頻率增加,但對知識積累和知識吸收能力的要求不斷增加。
(二)創新網絡成為重要資源
傳統環境下企業技術創新的主要影響因素,包括技術創新能力、技術創新投入、創新實施、創新(組織)管理、技術創新市場(產出)等幾個方面。在網絡環境下,知識經濟的特征越加明顯,創新活動過程以及推廣和擴散過程中形成的網絡及其聯系已成為十分重要的戰略資源,尤其是知識生產者與使用者之間、企業合作伙伴之間的網絡特征和聯系都會對企業技術創新的績效產生很大影響。網絡環境下企業技術創新的很多活動,往往超出單個企業內化式創新能力的支持范圍,企業必須依托多主體、多過程和重復進行的技術創新網絡,尋求外部技術與資金資源的支持,通過內外技術知識資源的有效整合進行技術創新。
(三)創新模式不斷變化和演進
在網絡環境下,企業技術創新的過程受到許多因素的影響。由于這種復雜性,企業不可能完全孤立地進行技術創新。為追求創新,企業不得不與其他組織產生聯系,來獲得各種信息、知識和其他資源,這就導致了技術創新模式的多樣化。
從技術創新的發生機制角度看,技術創新過程是信息、人員及物資等創新要素在創新目標下的流動實現過程。技術創新模式從技術推動和市場拉動的線性模式,經歷技術創新的平行交叉模式,進入了系統一體化與擴展模式。系統一體化模式又稱為網絡模式,強調技術創新過程的網絡外部連接性,即企業與外部環境間廣泛的網絡構建,合作與競爭并存。
從技術創新的來源角度看,已從社會層面理解和認識技術創新,經歷創新的主要來源歸結為專業管理人員,而不是技術開發人員,到如今創新政策的主要著重點是基礎建設與市場信息,充分說明在網絡環境下企業技術創新對外部資源的依賴。
從技術創新研究開發的組織方式角度看,已從本國集中研究開發模式、多國集中研究開發模式逐步進入多國分散研究開發模式、多國網絡化研究開發模式和多國網絡集成研究開發模式不斷的演進過程中。網絡集成的研究開發模式適應了技術的發展和企業研究開發的要求,這種研發模式不單單從技術的角度考慮研發的目標和創新過程,而是從戰略的高度審視研發的實現過程,在充分發揮內部研發優勢的同時,可以有效利用外部技術資源。
從研發單位與生產單位的關系密切程度角度看,已從技術協作模式、契約型合作模式向一體化模式演進。一體化模式是企業與高等院校、科研設計單位合作中最高級、最緊密、最有成效的形式。對于生產單位來說,通過研發單位與生產單位的合作,可以彌補僅僅依靠本企業力量的困難,縮短新技術、新產品的開發周期,以盡快搶占市場。對于科研單位來說,則有利于了解社會需要,將科研成果盡快地轉化為產品,取得經濟效益。
(四)提高知識吸收能力實現技術創新能力轉化
在開放的網絡環境中,企業的競爭優勢主要取決于信息、技術、優秀能力和人力資源等無形要素。公平和開放的網絡環境為企業提供了高效分享資源、信息、知識和利益的有效機制。這些不僅可以帶動生產能力的提高,使生產系統的效率、產品、工藝和技術水平得以提升,也可以使企業組織的知識吸收能力大幅提升。知識的吸收能力是指企業獲得、存儲、學習和轉化新知識的能力。
知識運用是知識創新過程的最終落腳點。隨著知識經濟時代的來臨,人們對知識的認識越來越深刻。知識的價值越來越直接體現在經濟生活中。知識的創造和積累已不再是人類所主要追求的惟一目標,只有不斷運用到實踐中去推動人類社會向前進步才能真正帶來價值。網絡技術促進了生產能力和知識吸收能力大幅提升,并帶動技術創新能力的提高。技術創新能力擔負著提高技術能力的重任,只有擁有技術創新能力,經過不斷創新,企業在技術能力上才能最終戰勝技術領先者。由于知識能夠在網絡環境中的邊際成本迅速降低的情況下被迅速復制和分配,這時企業的唯一競爭優勢取決于其能否從現有知識中產生新知識的能力,即學習創新能力。
在開放的網絡環境中,學習創新能力成為企業優秀能力的內核,競爭優勢主要來自于學習創新能力,這種學習創新能力不僅是為了避免結點企業脫離既定的目標,而且更重要的是形成敏銳的洞察力。通過實施各自的戰略行為,創造新的競爭優勢,獲得行業競爭的關鍵制勝因素。知識創新活動是沿著“知識鏈”進行的,即:企業知識的產生和形成、企業知識的傳播和共享、企業知識的存儲和積累,以及企業知識的運用和保護。企業的這一知識創新過程并不是封閉的,它受到企業內外多種因素的影響,企業可以通過管理這些影響因素來實現對知識創新過程的間接管理。對于大多數企業來說,不論是何種形式的競爭優勢,其最終來源都是企業所擁有的獨特的資源和能力,而這些獨特的資源和能力的優秀,正是企業的知識及其創新。因而知識創新是企業持續競爭優勢的根本來源。
網絡環境下企業技術創新體系構建
創新在企業內部可能表現為新的產品設計、材料、生產工藝、包裝、廣告、銷售渠道、支付手段、價格策略等,并要求企業更新整體的經營觀念、經營方式、資金運作等。更艱巨的是,創新常常意味著面對未知的外部,需要從頭開始,往往要拋棄過去的經驗,摸著石頭過河,并承擔巨大的風險。在網絡技術快速發展的背景下,全球企業競爭格局將重新洗牌,競爭起跑線會重新劃定,企業的生產經營模式將發生根本性變革,企業將面臨巨大的機遇與挑戰,這也使創新具備了必要性和緊迫性。企業創新是企業發展的必然要求,是優勝劣汰、適者生存的競爭法則,是企業生存的基礎。企業只有牢固樹立創新意識并付諸行動,以創新求生存、求發展,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
企業技術創新能力是企業在相當長的時間內,持續不斷地推出、實施新的創新,并持續不斷地實現創新經濟效益的能力。企業的生存與發展必須依靠持續的技術創新,通過不斷的技術創新,為企業的生存與發展注入活力,促進企業競爭力的提升。在企業技術創新實踐過程中,提高把握創新機遇的能力,努力實現持續創新目標與資源要素在時空的最佳耦合。準確把握優秀層技術創新,打造強勢企業結構,提高主動駕馭市場的能力,確保企業優秀競爭力。
信息的網絡化和資源的分散化使得企業組織必然走向網絡化,技術創新賴以產生的知識共享、信息交流等機制的暢通必須有技術手段的支持。企業應當充分利用先進的信息技術,構建完善的信息系統和知識平臺等基礎設施;優化信息資源整合、企業技術創新過程的組織與管理;加快生產和傳遞對產品以及服務的改進信息;對企業內部的資源、過程、策略和組織機構進行再設計,為決策層提供可以洞察和預見企業潛在發展機遇的有用信息;為企業知識的產生和形成、企業知識的傳播和共享、企業知識的存儲和積累,以及企業知識的運用和保護構建信息化平臺。企業必須從如何提高自身適應能力的角度來確定信息化發展目標,提出信息化和網絡化的實現框架和關鍵技術。
技術創新的本質是知識創新,作為知識創新的載體,人力資源成為知識創新過程中的優秀因素,知識創新對人力資源的素質、技能、知識構成、學習能力等提出了新的要求,企業應當據此對人力資源加以培訓和激勵。
組織是企業技術創新的重要影響因素,包括組織文化和組織結構。組織結構是企業面臨的環境、技術、人員、任務等多項變量的函數,當某項或某幾項變量發生變化影響到企業整個組織結構與行為方式時,就必須從戰略高度來重新規劃企業的組織結構。無論采用什么樣的組織結構都必須與這些因素保持一種動態的平衡。技術創新要求企業內部有良好暢通的知識共享渠道,人與人之間能夠進行廣泛而迅速的聯系,企業要充分重視構建柔性化的、靈活的組織結構,以適應知識創新的這一要求。適應企業技術創新活動的組織文化應當是一種有助于知識創造、知識傳播和知識運用的學習型文化。
企業在從事技術創新活動時不可避免地受到所處環境的影響,因為技術創新不是一個簡單的從新思想產生到開發、生產、營銷的線性過程,而是企業與企業外的研發機構、大學、其他企業及客戶等交互作用的結果。不僅如此,政府、金融、文化和法律等因素也都是影響創新的重要變量。環境影響因素包括宏觀和微觀兩個方面。隨著全球經濟的一體化,企業將面對一種以多變性和不確定性為主導的市場競爭環境,以合作來贏得競爭已成為各國企業的共識。企業應當通過對這些環境因素進行管理或施加影響,來提高企業的環境適應性,創造有利于自身技術創新的環境條件。
摘要:在網絡系統程序的開發設計過程中,并發性和復雜性所造成的影響十分巨大,它們嚴重降低了網絡程序的開發效率,延長了設計時間。本文通過對網絡程序并發性與復雜性的原因進行分析,提出了事件驅動并發模型、多線程并發模型、混合性并發模型三大解決方法,為相關的互聯網研究提供一定的參考。
關鍵詞:網絡程序;并發性;復雜性
近年來,傳統的程序開發設計方法在高質量網絡程序開發中暴露出了許多的問題,而造成這些問題的關鍵因素就是網絡環境和單機環境之間所存在的巨大差異。在產生的這些問題中有兩個問題最為突出,它們就是并發性問題和復雜性問題,其中并發性問題給網絡程序的設計和發展造成了極大的麻煩。怎樣處理好并發性問題所造成的困難,以及如何選擇合適的并發處理模型,成為了擺在所有程序員面前的最大挑戰。
一、網絡程序并發性與復雜性原因分析
通常來說,造成網絡程序并發性與復雜性的原因主要有三個方面。一是單機環境和網絡環境之間存在過于明顯的差距。由于這巨大的差距,混合性并發模型會暴露出發展時間過短和應用面過窄的缺陷,為高質量網絡程序的開發增添了很多的麻煩。二是設計理念受到了限制。軟件和硬件的功能限制著原先的程序設計理念,也是造成網絡程序并發性與復雜性存在的重要因素,設計理念的限制,也嚴重降低了整個網絡程序設計過程的效率。一般來說,網絡程序的并發性會以異構性、異步性、訪問延誤和分布性體現出來。三是驅動模式有待優化。在實際的工作中,根據具體的語義類別,網絡并發任務的處理辦法可以分成反應式和前攝式。以反應式模型為例,相應事件發出通知后,應用程序要先對通知進行接收,然后在這一基礎上根據具體發生的情況,針對性的發出相關的操作指令,整個過程中由操作結果所引發的錯誤會以函數返回值的形式體現出來,通過觀察函數返回值,工作人員便可獲知錯誤的具體情況。在事件完成的整個流程中,這些錯誤情況會以參數的形式參與和傳遞到各個相關的內部程序中。當需要同時發出很多個并發操作指令的時候,則應先對整體程序添加一個標識參數,然后再發出相應操作指令,這樣就能更細致的區分不同類型的并發操作。
二、網絡程序并發性與復雜性解決方法
(一)事件驅動并發模型。事件驅動并發模型已經廣泛應用在開發和設計網絡程序的工作當中。通常按照實際工作情況和具體的語義類別將事件驅動并發模型分成兩種,第一種是反應式,第二種是前攝式。在第一種模型中,計算機的應用程序要先對事件發出的通知進行接收,然后根據具體事件發出有針對性的操作指令,在過程中若是出現操作結果的錯誤,函數的返回值會將錯誤反應出來。在第二種模型中,計算機的應用程序會先發送出具體的操作指令,等相應事件結束之后,操作過程中出現的錯誤會被當作完成整個事件的參數,并傳送到對應的應用程序之中[1]。如果任務要求同時發送大量并發性操作,則需要先對整體程序添加一個標識參數,然后再發出相應操作指令,這樣就能輕松對不同種類的并發操作加以區分。對于事件驅動任務關系的處理問題,程序員們可以使用位于最底層的事件分配器,這時工作人員必須先拆分相關函數,如果拆分的過程中出現失誤或錯誤,則會使函數大量分裂,這會加大網絡程序的調整難度,從而造成計算機大量泄漏出內部所存儲的信息,如圖1所示。為了避免函數大量分裂這一狀況的出現,程序員們可以使用profile開發信息的方式來優化調試過程,從而使程序的整體性能得到大幅的提升。(二)多線程并發模型。多線程并發模型可分為搶占式與協作式兩種,下文對這兩種調度方式分別展開詳細的研究和分析。搶占式線程調度,指的是計算機的內核控制和管理線程的方式,線程的工作狀況同應用層對其的控制狀況沒有任何關聯。搶占式線程調度中的調度器嚴格把控CPU的控制權,會根據前一線程運行的具體情況加強調度,也就是說,可能在某個不應該暫停線程工作的時刻,調度器會強制將CPU控制權轉交給另一個線程,這樣會讓前一個線程在運行過程中無法滿足當前線程的個性化需求,最終發生計算機的網絡系統徹底崩潰的問題。協作式線程調度,指的是所有應用層共同合作來讓線程處于工作狀態的方式。這種類型的調度方式對于CPU的掌控程度要高于搶占式調度,只有在線程停止數據處理的時候,其他線程才能得到CPU的使用掌控權。但是在進行高實時性的任務處理時,選擇搶占式線程調度要好于協作式,因為協作式線程調度的實用性相對較低。通常情況下,線程調度器都位于計算機的內核里面,所以必須經過系統內核的調用才能對線程進行有效操作,這樣在處理復雜性和并發性較高的任務時,會花費更多時間,其性能的發揮還會被復雜的調度算法所影響,而且移植線程代碼是個極其困難的過程[2]。例如,Windows系統可以同時運行搶占式線程和協作式線程,可是Linux系統卻只能運行搶占式線程,而在一些資源非常稀少的系統內,根本就不能進行線程的運行。(三)混合性并發模型。從以上的分析可知,在工作中上述兩種模型均存在較大的局限性。因此,一些網絡程序員們為了解決這個尷尬的局面,把這兩個模型進行取長補短的大膽融合,開發出了新型的并發模型,即混合性并發模型,它的適用性更強,適用范圍更加的廣泛。在實際的工作中,混合性并發模型可以轉換驅動的方式。驅動轉換的方式可分成翻譯時轉換、運行時轉換兩種。翻譯時轉換目前有著一些尚未得到解決的問題,所以其通用性非常低,也不能和其他體系的應用程序展開合作,運行時轉換的實用性則相對較強。在當前的技術條件下,能一并支持事件驅動模型和多線程模型,可是其處理問題所用的方式過于復雜。混合性并發模型還處于剛剛興起的階段,其發展時間并不長,實際應用也較少,相關性能仍需進一步研究和改進。
綜上所述,并發性問題在網絡程序的開發設計過程中是無法避免的,情況也極其復雜,以當前的技術條件,還不能將這些問題徹底地解決。因此,相關的技術人員們應以實際情況出發,結合具體的問題采用針對性的并發處理模型,不斷提升自身的并發處理能力,具體事件具體解決,盡量縮小并發處理的規模,做到讓網絡程序的性能變得更為良好和穩定。
作者:劉西 單位:西南交通大學希望學院
1復雜網絡數據流密度分析
對于一個多種網絡形式并存的復雜網絡,假設復雜網絡作為一個網絡社區,在復雜網絡中存在的網絡類型數即社區數。我們用一個無向遍歷圖GV,E來表示整個網絡社區,如果網絡中有兩個節點有兩條不重合的網絡路徑,則說明這兩個節點處于一個網絡環路當中,網絡中的數據流需要經過網絡環路到達特定的節點。當在某個時間段里需要傳送的數據流個數大于網絡節點數時,則說明該網絡的數據流密度較大,為了能夠準確地在復雜網絡中挖掘出所需的數據流,則需要根據數據流密度來劃分整個網絡社區,尋找數據流處于哪個社區,再確定數據流所在社區的環路。在這里我們通過設計算法確定網絡數據流密度,來對復雜網絡進行社區劃分,再對社區進行無向環路遍歷,并通過遍歷得到該社區網絡的所環路,確定所需查詢的數據流位于哪個環路。以下為復雜網絡中需要用到的符號說明。
2增量子空間數據挖掘算法
為了能夠有效地在復雜網絡中挖掘出目的數據流,使用了復雜網絡數據流密度的分析方法在對復雜網絡進行社區劃分后,通過對社區網絡進行無向環路遍歷并得到社區網絡的所有環路。接下來挖掘算法先后挖掘出目的數據流所屬的社區以及環路,最終確定目的數據流的具體位置。
2.1基于社區網絡遍歷的數據流挖掘
當數據流i與社區k的相關度最大時,說明數據流i位于社區k的可能性就最大。但是當多個數據流的大小區別不大時,以數據流的大小作為指標來定義相關度會導致挖掘精度較低。這里我們也引入數據流的特征集和數據流中的分組隊列長度來計算相關度。
2.2基于多增量空間的數據流挖掘
在采用基于社區網絡遍歷的數據流挖掘方法得到數據流的所屬社區后,我們接著采用基于多增量空間的數據流挖掘方法來挖掘出數據流的所屬環路。先將社區網絡的環路進行多增量空間擴展,即先得到
目標數據流所經過的環路,再得到數據流所經過的節點與時間的相關系數,這樣就可以在時空上確定目的數據流位于環路的哪個節點中。
3實驗結果
為了驗證本文提出的基于復雜網絡數據流密度的增量子空間數據挖掘算法的效果,我們通過matlab7.0軟件進行算法仿真,其中仿真的復雜網絡由多種網絡形式組成,網絡節點有200個,數據流大小為500bytes,節點的接收能耗為10nJ/bit,發射能耗為50nJ/bit,進行信號處理和功率放大的能耗為10nJ/bit。其他節點干擾而產生的能量消耗為5nJ/bit。在對本文算法進行分析的過程中,我們采用了對比分析的方法,Lopez-Yanez等人提出一種基于時間序列數據挖掘的新的關聯模型,該模型是基于伽瑪分類,是一種監督模式識別模型,目的是為了挖掘已知模式中的時間序列,以預測未知的值。由Negrevergne等人提出的一種PARAMINER算法:一個通用的模式挖掘算法的多核架構。多核架構采用的是一種新的數據集縮減技術(稱之為EL-還原),在算法中通過結合新的技術用于處理多優秀架構的并行執行數據集。為了驗證本文算法的挖掘有效性,我們分別在增多節點數量和社區網絡數的情況下獲取算法的數據挖掘精度。實驗采用的精度為NMI[16],實驗結果如圖3和圖4所示。在不同節點數量下基于復雜網絡數據流密度的增量子空間數據挖掘算法的挖掘精度更高,挖掘精度高于85%,而文獻[14]的挖掘精度在77%以上,挖掘精度在76%以上。因為、提出的關聯模型、提出的多核架構沒有準確把握數據流在不同時間段里與環路位置的相關情況。而本文算法采用社區網絡遍歷和多增量空間的方法可以有效地確定這種相關性。圖4為不同社區數下的算法挖掘精度,從圖中可以看出,當社區網絡的種類增多時,會對算法的挖掘精度造成影響,本文算法的挖掘精度在社區數為10時是95.7%,當社區數增加到50時為87.5%。而基于時間序列數據挖掘方法的挖掘精度在社區數為10時是88.6%,在社區數為50時是77.4%,而PARAMINER算法在社區數為10時是86.7%,社區數為50時是78.2%。因此從數據分析來看,本文算法的數據挖掘精度在社區數增多時仍能保持在較高水平。
4結論
為了提高網絡數據流的挖掘精度,本文提出了一種基于復雜網絡數據流密度的增量子空間數據挖掘算法,該算法對復雜網絡進行數據流密度分析,根據數據流密度并采用無向環路遍歷的方法來劃分整個網絡社區,確定數據流所屬社區。利用基于社區網絡遍歷的數據流挖掘方法來挖掘出數據流位于哪一個社區,接著采用基于多增量空間的數據流挖掘方法來挖掘出數據流的所屬環路,并最終確定數據流在某一刻時間里位于哪個節點。在實驗中通過數據分析和對比,證明了算法在數據挖掘精度上的有效性。
作者:侯燕李巍文喬農單位:周口師范學院西南科技大學
1前言
自1960年起,隨機圖論一直是復雜網絡的主要研究理論。到90年代末期,美國康奈爾大學的Watts和Srro-gatz通過文章《“小世界”網絡的群體動力行為》建立了小世界網絡模型,通過這個模型進一步揭示了復雜網絡的小世界特性;1999年,Barabasi和Albert發表了《隨機網絡中標度的涌現》一文,該文進一步揭示了復雜網絡的無標度性質,并建立了一個無標度網絡模型。這兩篇文章發現了復雜網絡的小世界性和無標度性,開辟了復雜網絡研究的新紀元。以這兩篇文章的發表為起點,復雜網絡的研究不僅僅局限于數學領域的研究,它開始涉及物理、系統科學、交通運輸、機械制造和物流等多個領域的研究,為這些領域的研究發展做出了重大的貢獻。本文將從四個方面對復雜網絡理論在物流領域的應用進行論述。
2復雜網絡在物流領域的應用
2.1基于復雜網絡的物流網絡的研究
在物流網絡中各種各樣的制約因素影響著運輸、倉儲、包裝、流通和配送等各個物流環節,這種復雜性可以讓我們運用復雜網絡的研究方法去研究物流網絡中存在的問題。在研究物流網絡時,以各級影響因素為節點,對有制約關系的節點連邊,根據各節點的性質賦予每個節點不同的邊權,這時將該網絡視為一個簡單的加權網絡,通過構建模型等方法,可以得出物流網絡具有鮮明的無標度性質。目前,國內外學者運用復雜網絡對物流網絡主要進行了以下的研究:潘坤友等依據三軸和完全覆蓋原則、時間最短原則、多重樞紐配置原則等構建了干線通道和支線通道,形成安徽沿江地區中心城鎮“軸—輻”物流網絡。董艷梅等認為城市節點作為區域物流網絡系統的重要組成部分,應建構在經濟中心城市或節點間的軸線(物流,信息流)之上。在應用復雜網絡知識研究物流網絡時,許多學者認為他的理論研究基礎是,物流節點相互之間的關系并不是獨立的而是相互依賴、相互作用的。楊廣華等分析區域物流網絡關系的程度中心性、中介中心性、凝聚性、優秀—邊緣結構性等結構關系指標,通過與其他數據結合分析,對區域物流結構進行優化。楊廣華在其博士論文中以復雜網絡理論為基礎進一步對區域物流網絡進行了研究,構建了區域物流網絡節點優化模型和線路優化模型,為構建區域物流網絡物流節點、線路、網絡等提供參考。覃儒展等分析各個節點在整個物流網絡中的重要程度,反映各個環節的瓶頸問題以及物流網絡中節點的相互變化、市場的變化和環境的變化對物流網絡的影響。通過以上文獻綜述可知:采用復雜網絡理論可以有效補充物流管理領域宏觀層面研究的不足。當代網絡分析技術特別是網絡模型分析技術取得了重大進展,通過研究網絡整體運作及對網絡整體進行模擬等,揭示出物流網絡的結構。這些都對物流網絡理論的研究提供了重要工具。在以后的研究中,復雜網絡在物流領域可以重點研究各個物流節點之間的關系怎樣影響以及在多大程度上影響網絡成員的行為、物流網絡整體發展對單個物流節點的限制和制約等諸如此類的問題。
2.2復雜網絡在供應鏈中的應用
供應鏈在本質上講它是一個開放的復雜巨系統,其復雜性體現在它的實體復雜性、結構復雜性和各環節相互聯系的復雜性等。將復雜網絡理論應用于供應鏈時,把優秀企業、顧客和供應商作為節點,供應鏈中存在的物流、信息流、資金流和決策流等各種意義上的“流”作為網絡的邊,創建一個以復雜網絡理論為基礎的供應鏈網絡。通過對這種網絡的分析可知:復雜供應鏈網絡的結構不是穩定的網絡結構,它將隨著外部條件的改變而改變。劉燕楚建立了集聚型供應鏈網絡動態演化模型,分析了供應鏈網絡的魯棒性與不確定性、抗毀性的關系,最終從供應鏈視角提出了兩種集聚型供應鏈網絡的魯棒性優化方案。劉小峰、陳國華分析了供應鏈網絡在受到不同干擾以及有無局部聯盟的情形下,供應鏈網絡的穩定魯棒性和性能魯棒性表現,為實際進行供應鏈魯棒性分析、提高其抗干擾能力、增強其魯棒性提供了一定的研究思路。朱冰心等從評價網絡結構、衡量網絡效率、識別重要網絡節點三個方面闡述了復雜網絡在供應鏈應急管理中的應用前景。ChristianKuhnert發現城市的物資供應中,占少數的優秀節點發揮重要的物資調度和配送作用,整個物資供應是一個無標度網絡。葉笛認為,可以利用復雜網絡理論來深入分析供應鏈系統整體運行規律和宏觀行為、供應鏈網絡的特征以及供應鏈網絡動態生長演化規律。張紀會、徐軍芹提出了基于復雜系統理論的適應性供需網的一個初步框架,并建立了其復雜網絡演化模型。劉利軍對煤炭的供應鏈特性進行分析,證明了煤炭供應鏈網絡的復雜性和無標度性。郭進利建立了Poisson有向網絡,通過對網絡的研究發現有向網絡的出度分布冪律特性受老節點之間相互連接的概率控制,但是入度分布與該概率無關。從以上文獻綜述可知,學者運用復雜網絡理論在供應鏈的結構、網絡等方面對其進行初步的研究,但是現有的研究一般只是證明供應鏈符合小世界特性、無標度特性,具有高魯棒性等,沒有給出具體的模型。隨著復雜網絡理論在供應鏈中的研究不斷地深入,我們不應僅僅是建立一個供應鏈網絡結構的描述性模型,還應朝著細化各種模型參數并量化模型的方向進行研究。
2.3復雜網絡在配送網絡中的優化研究
在利用復雜網絡對配送網絡優化的研究中,主要研究問題有道路最短研究、配送中心選址研究和配送路線優化研究三方面。薛艷肖通過對配送網絡中的節點進行分類,基于無標度網絡形成機理,建立了物流配送網絡演化生長模型。運用平均場解析方法計算分析該模型的度分布函數,指出了配送網絡具備復雜網絡的無標度、小世界等特性。聶郁蘭在研究配送網絡時以復雜適應理論為指導,構建分析復雜物流配送系統的適應能力,為配送網絡的研究提供新的研究思路和方法。張旭鳳等通過計算分析發現第三方物流企業的配送網絡符合無標度特性,為建立物流配送網絡中的配送節點和客戶節點的生成模型提供理論基礎。從以上的文獻研究可以看出,學者證明配送網絡符合無標度網絡的特征,同時利用無標度網絡,進行了配送網絡的建模和優化、從無標度網絡的統計性質的角度進行分析構建復雜物流配送網絡的模型等研究,但是現在國內外有關于復雜網絡理論在配送網絡中的應用還是很少。
2.4復雜網絡在物流其他領域中的應用
武云霞以中鐵快運行包快捷運輸服務網絡為例,證明了行包快捷貨運服務網絡具有小世界特性。白世貞、王文利從系統的自組織角度出發,通過構造吸引力函數,給出了各地區物流行業投資吸引力的計算方法。高義佳利用無標度網絡模型,確定影響冷鏈物流網絡抵抗各種隨機或惡意毀壞的關鍵統計參數,并進行優化仿真分析,通過調整網絡參數,改變網絡結構,實現網絡優化的最終目的。通過以上文獻綜述可以看出,學者運用不同的方式證明了冷鏈物流網絡、集裝箱運輸網絡和行包快捷運輸網絡符合無標度特性,并進行了相關的建模和優化。復雜網絡在這些領域的研究還是相對較少,有關的研究也沒有深入。
3結論
本文對復雜網絡的基本知識、復雜網絡的發展以及其特征度量、復雜網絡分類及應用等情況進行了簡單介紹。然后在物流網絡、配送網絡和供應鏈等幾個方面,對復雜網絡在物流行業的應用進行了分析。隨著復雜網絡理論和應用的發展,復雜網絡在物流中的應用將會越來越廣泛,并積極地促進物流行業的發展。