基於城市計算網絡的信息交互建模
研究設計
作者：劉雅婷
摘要：文章首先基於複雜網絡節點的分析、粒子群算法原理綜合節點個體屬性和狀態轉換對節點移動的影響，建立具體的城市計算網絡節點移動模型；其次利用傳播模型的傳播機製和社會網絡研究理論，實現社會網絡影響力建模；最後綜合城市計算網絡節點移動模型和社會網絡影響力模型，提出“城區信息交互度”
概念。
關鍵詞：城市計算網絡；節點移動模型；社會影響力；信息交互度
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0014-02
1 城市計算網絡的意義
現今社會，人類的生存與發展依賴著兩個空間，分別是由無線網、有線網及其他各種傳輸媒介連接的虛擬空間和客觀存在的物理空間。與虛擬空間的互通性和高度數字化相比，物理空間雖然本身具有充足的信息及潛在蘊藏的豐富的知識，但因為目前缺乏合理的協同、挖掘和管理，這些無價的信息財富仍未得到充分的使用和推廣。
在這樣的研究背景下，相關人員提出城市計算的概念並很快引起了社會各界的關注。這個研究方向說明：城市裏的任意路由器、街道、企業、汽車和人都可作為一個固定或移動的點來相互協作並共同完成關於一個城市（不同於Ad Hoc、局域網與城域網，表征更大範圍的網絡）的級別計算，由此構成城市計算網絡。為了能夠應用於人類實際生活中，產生一個雙贏的結果，需要建立一個可以實現信息相互交流的平台，即信息交互平台：由以下四個環節構成：城市感知、空間挖掘、信息獲取和服務管理。而由於城市計算網絡的虛擬性與不定性，關於城市計算網絡的研究仍存在一些挑戰，主要來自於以下幾個方麵：
（1）在城市計算網絡中，節點的移動特征中隱含了節點實體互信關係與社會行為規律。節點的運動趨勢也影響著節點間的協作關係、有效性與可用性。
（2）如何在不影響人們正常生產生活的前提下，最大地降低成本與消耗，更加合理有效地實現信息交互，實現資源共享與傳輸。
（3）如何將已挖掘到的信息用節點移動模型有效地表達出來，完成相應算法研究發現現有的城市空間規劃中存在的問題。
2 基於城市計算網絡的模型建立
以複雜網絡分析與數據挖掘理論和方法為基礎，研究並建立以下三個模型：
2.1 基於城市計算網絡的節點移動模型
對城市空間網絡中的單個節點的個體屬性準確表達，完成對城市計算網絡節點移動的建模，保證節點間信息交流數據被有效地挖掘利用。
這方麵主要利用微分方程建模的方法，根據粒子群算法原理，結合城市計算的內涵以及對複雜網絡的分析，完成對廣義的城市空間節點的各項數據的歸納整理，探索出影響節點屬性的相關因素（速度、位移、停留時間、配合度函數、個體極值、慣性因子）。用於評價節點的搜索性能並指導節點的搜索過程的配合度函數由優化的最終目標決定。當配合度函數的算法迭代停止時最優的變量即為遍曆搜索的最優目標。個體極值是節點從搜索初始到當前迭代對應的適應度最優的解。慣性因子則控製著速度間的影響規律，並且對算法的整體搜索能力和部分搜索能力進行合理評估與調整。根據物理學中的理想模型原理並且利用概率論的基本定理，再將節點的移動模式抽象化，使節點的傾向性轉換成具體的概率。由此，提出一個三狀態轉換模型，即主社區，路徑和其他社區。人們總是傾向於在一個或某些個地點花費大量時間，而其他地點則相對較少。通過類比人類活動的事實，並綜合各類相關因素定義：節點以更大概率停留的為主社區，而以較少概率停留的為其他社區。節點的路徑則充當連接主社區與其他社區預先設定的通道。而設計成三狀態的好處在於，避免由於多狀態而增加模型的複雜性，以便於模型的推廣與應用。
2.2 基於城市計算網絡的社會影響力建模
對城市計算網絡中的行動者、信息和行為準確表達，在假設互動的個體對象之間存在非常重要的關係的基礎上，完成數據建模，確保信息的有效處理。