第2章 复杂网络理论和基元方法

复杂网络理论是源于图论并于21世纪兴起的一门多学科交叉的研究领域，涉及数学、物理、信息科学、生物科学、系统科学、社会科学等众多学科。它关注的是复杂网络的共性和处理它们的普适性方法，以增进人类对自然、工程和社会复杂网络的科学理解。统计物理学的发展使其成为刻画和研究复杂系统结构和行为的强有力工具和前沿科学研究热点。近20年来，关于复杂网络全局结构特征与演化规律问题的实证分析和模型仿真取得了令人瞩目的成果。研究表明，具有相似全局结构的网络可能由于其本身的功能特性或生成机理的不同，反映出极其不同的局部结构——模体。模体从局部刻画了给定网络相互连接的特定模式，并自下而上构成不同全局结构的复杂网络，因而被誉为复杂网络“基元”（building blocks）。本章主要阐述复杂网络的基本理论和基元分析方法，作为本研究的理论和方法基础。