复杂网络模块结构的最优化模型、算法和应用

地区:上海市 宝山区

关键词:中国科学院数学与系统科学研究院;北京物资学院;中央财经大学

成果类型:其它

成果领域:生物与新医药

成果编号:A2021061000001386

成果描述:

该项目属于运筹学、生命科学与信息科学交叉领域。针对复杂网络领域最基本的问题之一——复杂网络模块/社团结构,系统地研究了模块识别的最优化新理论、新算法以及在生物网络中的应用,取得几个创新性研究成果,具有重要的科学意义和应用前景。主要创新点包括:提出了一种能准确刻画复杂网络模块结构的全新标准——模式密度D值指标,建立了一套复杂网络模块识别问题的数学模型。基于离散凸规划理论研究分析了现有复杂网络模块结构评价指标的局限,提出了一个全新的运筹学模型,设计了基于极小割集思想的近似算法。提出了模糊模块化识别的概念来解释复杂网络交叠模块结构这一重要特征,以及进行“模糊”划分的方法;扩展了著名的Modularity指标,提出了模糊模块的评价指标;进一步提出了基于非负矩阵分解的模型与算法。多角度、多侧面探索了复杂网络的社团结构探测模型,提出了时序网络中的社团结构变化的模型与算法;建立了根据复杂网络中边的信息定义社团结构的方法;刻画了社团结构稳定性的分析理论框架。系统研究了生物分子网络的模块结构特征以及时空状态特征,提出了针对生物网络的多网络保守模块的模型与算法,探测状态特异的模块或子网模型,构建和分析生物网络,揭示其与复杂疾病之间关联。
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