[发明专利]基于节点影响力的改进SIR传播模型研究

说明书

研究不同影响力的节点在复杂网络信息传播过程中产生的作用，对于分析舆论传播、预防谣言扩散、引导信息传递等方面具有重要意义。针对传统SIR模型认为网络中所有节点性质相同，在信息传播中具有相同的接触感染率和恢复率的问题，提出了基于节点影响力的改进SIR传播模型(NI‑SIR)并对其阈值推导过程展开深度分析。本文首先将复杂网络中的节点按照影响力的不同进行分类，不同类别的节点赋予其不同的接触感染率及恢复率，达到模拟真实信息传播过程的目的；其次，对NI‑SIR模型的阈值进行推导，从而为进一步判断疾病是否流行或信息扩散的趋势打下理论基础；最后，通过仿真实验证明NI‑SIR模型比传统SIR模型更接近真实信息传播过程，在真实网络中有更好的适用性。

技术领域

本发明涉及舆情分析领域，特别是涉及一种基于节点影响力的改进SIR传播模型研究。

背景技术

传染病动力学模型的研究有很大的现实意义，主要包含以下三个方面：建立数学模型模 拟传染病传播的过程，分析传染病模型的传播趋势和研究就有针对性的防治策略。目前针对 复杂网络传染病模型的研究已经提出了许多思想和算法。

根据实际情况和背景的变换，经典SIR传染病模型被广泛应用和改进。以结核病毒为例， 按照病毒感染部位的不同将结核病分为肺结核和肺外结核两类，认为肺外结核病毒不具传染 性，而肺结核病毒具有传染性；以感冒、淋病为例，提出了时滞性，认为病人在某一时刻是 否痊愈与其当前时刻的状态和先前的状态均有关；将人群按年龄分层，认为不同年龄段的个 体抗病能力、传播能力和康复能力往往不同。本发明提出的NI-SIR模型按照网络中节点影响 力的不同将节点进行分类，影响力高的节点拥有高接触传播率和低恢复率，而影响力低的节 点拥有低接触传播率和高恢复率，仿真结果证明NI-SIR模型更加符合舆情传播的过程，具有 一定的实现价值和研究意义。

发明内容

本发明针对经典SIR模型存在的问题，本文提出了基于节点影响力的改进SIR传播模型 研究(Node Influence-SIR，NI-SIR)。该模型按照网络中节点影响力的不同将节点进行分类， 影响力高的节点拥有高接触传播率和低恢复率，而影响力低的节点拥有低接触传播率和高恢 复率。同时，对NI-SIR模型的阈值进行公式推导，深度分析影响网络信息传播的因子，并提 出有针对性地解决方案，起到预防信息扩散和疾病传播的目的。

所述基于节点影响力的改进SIR传播模型包括以下步骤：

1)建立改进的SIR模型。

2)分析不同影响力节点的接触感染率和恢复率对社交网络信息传播过程产生的影 响。

3)对NI-SIR模型的阈值进行公式推导，分析网络中感染节点I的影响因子。

上述步骤1中建立改进的SIR模型的方法为：

将复杂网络中的节点按照节点影响力的不同划分为三类，即普通节点、核心节点和边缘 节点。代表普通节点(common node)，即在复杂网络中介于核心节点和边缘节点之间，和周 围节点有部分连边，对信息传播起到一定作用的节点；代表核心节点(key node)，即在复杂 网络中处于核心位置，和周围节点连边极多，对信息传播起到极大影响的节点；代表边缘 节点(edge node)，即在复杂网络中处于边缘位置，和周围节点连边极少，对信息传播几乎不 产生影响的节点。

上述步骤2中，分析不同影响力节点的接触感染率和恢复率对社交网络信息传播过程产 生的影响的方法如下：

分析不同类型人口比例对仿真结果产生的影响，调整初始人口比例设置，将K＝0.7％， C＝83％，E＝16.3％调整为K＝40％，C＝50％，E＝10％。