复杂网络研究：让世界变得简单

获胜者的照片

如何尽快逮捕下落不明的嫌疑人？事实证明，人们花了大量时间通过监控视频分析和彻底调查找到了他。今天，科学家们正在使用“聪明的技巧”通过分析社交网络上的人类行为动态来快速锁定目标。

这实际上是复杂网络的典型应用。

通过复杂网络的研究，人们可以准确地量化和预测模糊世界。科学家预测，如果他们的努力是有效的，有一天可能会像早上从睡梦中醒来一样简单，以防止停电，转移城市交通和控制流行病的传播。

影响广泛而深远的复杂网络

2016年国家自然科学奖的二等奖之一是关于复杂网络的研究——由中国科学院数学与系统科学研究所研究员吕金虎领导的成果“复杂动态网络的同步、控制和识别的理论与方法”。

十多年来，与东南大学余教授、香港城市大学陈冠荣教授、武汉大学卢俊安教授和副教授合作，主要从事复杂动态网络同步、控制和识别的理论与方法研究。

"互联网是一个典型的复杂网络."例如，吕金虎告诉《中国科学日报》的记者，“社交网络通过网络将人们联系在一起。通过对社交网络中人类行为动态的分析，在原本混乱的视频和事件之间建立了网络联系，并找到了关键线索——这个人有自己特定的社交网络，有一些特殊的爱好和习惯，并有望通过将它们结合起来找到潜在的*。”

复杂动态网络是系统与控制科学的前沿和热点研究领域。卢俊安告诉记者，他们的研究揭示了典型时变复杂动态网络同步的普遍规律，复杂动态网络包容控制的基本规律，以及结构识别的内在机制。他们突破了从节点局部信息获取全局信息的关键瓶颈，建立了一类不确定复杂动态网络自适应同步的基本原理。

复杂动态网络涉及数学、工程、生物学甚至经济和社会科学，其影响广泛而深远。网络同步广泛存在于自然和工程系统中，如电力系统的频率同步、传感器时钟同步、北斗基础增强系统的数据同步等余高兴地看到，复杂动态网络的同步、控制和识别理论已经广泛应用于人们的日常生活和工作中。

强制性高级研究

二十年前，没有人预料到复杂的网络会发展到今天这个地步。

" 1998年前后，作为一门新兴的交叉学科，复杂网络的基础理论研究几乎是一片空白."吕金虎回忆说，在做复杂的网络研究时，许多人认为它不受欢迎，前景也不乐观，所以很难取得很大进展。

"幸运的是，我们坚持了下来。"吕金虎的特点是他会坚持他所看到的。

2002年至2004年，吕金虎跟随中国科学院院士郭雷进行博士后研究。郭雷常说的“做高品位的研究”，也成了吕金虎的科研追求。

与信息领域有20或30人的研究团队相比，吕金虎和他的几个研究生是“弱势”的，所以他们只能“尽力制造优秀的产品”。用吕金虎的话说，这是“*的”。

起初遇到的最大困难是关键的科学问题不明确，努力的方向也不明确。“复杂网络在社会和经济发展中的作用不明确，因此科学问题也不明确，如果找不到关键的科学问题，就无法把握发展的主要方向。”吕金虎说。

直到后来，吕金虎与武汉大学刘景南院士合作，将复杂网络理论应用于北斗基础加固系统，并为其理论成果找到了一个良好的应用场景。

“由此，我们意识到我们需要做什么科学问题，以及我们将会朝什么方向前进。对他们来说，实际问题可以浓缩成更精确的科学问题。”在吕金虎看来，科学和工程相互促进，形成双螺旋。

在一个新的研究领域，很难依靠“单独作战”。吕金虎的经验是与强有力的伙伴合作，发挥各自的优势，协调解决重大科学问题，促进学科的跨越式发展。

激动人心的*地区

随着互联网的快速发展，复杂网络研究的重要性日益突出。2015年，美国国防部将把基于社交网络的人类行为计算模型的研究纳入未来六个颠覆性基础研究领域之一。对复杂网络的研究逐渐从“少数”发展到“大众”。

“获奖只是对过去研究工作的认可，鼓励我们为国家做出更大更重要的贡献。”吕金虎及其合作伙伴已经有了下一个目标。

“超级网络和大数据的兴起推翻了一些以前的概念，这迫切需要发展新的理论和方法。”于认为，理论研究离不开实践载体。例如，智能城市涉及各种复杂动态网络之间的互动，如通信网络、交通网络和电网。他希望发展起来的网络分析、控制和优化理论在未来的各种实际网络中发挥更大的作用。

复杂网络研究的范围正在逐渐扩大。这个迅速崛起的领域为科学家们提供了一个激动人心的*地区，但它也面临着一系列严峻的挑战。

“科学研究没有尽头。我们总是在探索未知的世界。”卢俊安说，“互联网科学不断提出新的挑战和新的问题。我们需要继续加倍努力，继续探索，以便真正了解这一领域的情况。”

吕金虎的目标非常明确:面向国际学术前沿和国家的重大战略需求，努力克服网络科学与工程中的一些瓶颈。下一步，他希望继续加倍努力，力争在网络空间探索和研究方面取得重大突破，为提升中国在新兴交叉领域网络科学与工程领域的话语权、国际地位和学术影响力，培养优秀青年人才做出有益贡献。