智能多Agent网络的微信信息传播仿真研究
王小立
南京政治学院上海校区军事信息管理系 上海 200433
王小立, ORCID: 0000-0002-5010-580X, E-mail: 2002wangtian.student@sina.com
摘要
目的在分析微信区别于社交媒体平台新特点的基础上, 通过仿真研究微信信息传播机理。方法分析微信信息的交互规律并构建复杂网络, 在对相关影响变量进行探究的基础之上建立多Agent模型, 并提出三种基于各变量的Agent间演化规则。结果仿真实验结果表明, 该模型模拟结果与微信信息传播的宏观特征相吻合, 提出的主要影响变量对更好地管控和利用微信信息传播具有重要的启示意义。【局限】影响微信信息传播的相关变量未能全面涉及, 并且因缺乏微信用户数据, 所构建的微信信息传播网络与真实情况有差异。结论有利于揭示微信信息传播的关键机理, 并有助于对微信平台进行有效利用和管控。
关键词: 复杂网络建模; 多Agent建模; 信息传播; 演化规则
中图分类号:TP393
Simulation Research on WeChat Information Diffusion Based on Intelligent Multi-agent Networks
Wang Xiaoli
Department of Military Information Management, Shanghai Branch of Nanjing Institute of Politics, Shanghai 200433, China
Abstract

[Objective] Based on the analysis of the new characteristics of WeChat which are different from social media platforms, this paper researches the mechanism of WeChat information diffusion with the simulation method. [Methods] The complex network is established through the analysis on the interactive rule of information, the agent model is built upon the work searching for relevant variables, and three evolution rules based on these variables are presented for the information interaction between agents. [Results] The simulation experiments demonstrate that the simulation results coincide with the information diffusion macroscopic features of WeChat and the proposed primary variables have enlightenment to both controlling and using WeChat information diffusion. [Limitations] All the variables which affect the information diffusion can not be introduced, and there is discrepancy between the complex network and the real world social network due to the lack of the data. [Conclusions] This study reveals the mechanism of WeChat information diffusion and contributes to controlling and making better use of WeChat.

Keyword: Complex-network-based; modeling Multi-agent-based modeling; Information diffusion; Evolution rule
1 引言

随着移动终端设备的普及, 我国网民规模急速膨胀。CNNIC第34次报告显示, 截至2014年6月, 我国网民规模达到6.32亿, 其中手机网民达5.27亿, 手机上网比例(83.4%)首超传统PC上网比例(80.9%)[1]。其中, 微信已成为人们获取信息的重要渠道并将成长为继Google、Facebook、Twitter、Yahoo、YouTube之后第6大世界级平台[2]。微信与目前研究较多的微博、SNS平台等具有强烈传播和媒体属性的产品不同, 它以强关系为主并且媒体性传播受到限制, 这些新特点使得其信息传播过程和影响变量的作用机理也不尽相同, 需要进一步研究。

本文从复杂网络的观点出发, 运用复杂网络的相关理论和多Agent的建模方法, 对微信信息这一微内容[3]的传播演化进行建模与仿真, 分析了信息价值、传播者的传播意愿度、兴趣爱好、交际习惯、意见气候等对微信信息传播演进的影响规律。

2 相关研究

微信信息的传播, 实际是社会网络信息传播的一种方式。目前对微信信息传播的研究主要从传播学的角度进行定性分析。方兴东等[2]对微信传播特点与机制进行分析, 指出微信区别于媒体性平台, 具有准实名性、个人私密性、弱媒体属性以及强关系为主的特点。郑怡文等[4]结合生态学与传播学的知识, 从生态系统、生态环境、生态位等几个角度分析微信的生存状态和成长过程。赵振祥等[5]从传媒学的角度对微信与微博进行比较研究。与微博、SNS平台等媒体性平台以及网络信息平台相比, 目前对微信的研究还远远不够。

与之相反的是在充分进行定性分析的基础上, 众多学者利用建模方法对网络信息的传播演化过程进行定性、定量相结合的研究, 并取得大量成果。李青等[6]利用传统传染病动力学的SEIR模型对微博中舆情话题传播进行研究, 提出描述裂变式传播模式且带有免疫速率的话题传播演化模型。魏静等[7]构建复杂网络的互联网舆情传递进化博弈论模型进行仿真。Hegselmann等[8], Slanina等[9], Schulze[10], Rodrigues等[11], Toscani[12]把人与人之间的信息传播抽象成规则网络进行数学建模, 分析舆情传播和演化的规律; Zhou等[13]利用传染病传播的模型分析网络谣言的特点和规律; 曾祥平等[14]通过建立网络舆论激励模型研究网络舆论的传播过程及发展趋势。兰月新等[15]通过建立微分方程, 分析得出网络舆情发展可分为4个阶段; 方薇等[16]利用元胞自动机模型, 解释了舆情传播中主体偏好和环境适应的影响。王根生[17]通过实证分析网络舆情演化的无标度特性, 将其分为观点形成和观点交互两个阶段。

这些对信息传播过程中微观个体间的传播机理研究, 主要集中在网络舆情、媒体性社交平台等方面, 特别是针对突发事件、谣言等负面信息。而在微信平台传播的信息中, 不仅包括这些, 还有大量知识性、综合性内容。目前微信信息传播的研究还集中在宏观描述, 通过对微信信息的传播演化过程进行分析, 有助于揭示微信信息在人们生活中影响力的作用机理、影响因素等方面的内容, 对利用微信平台进行知识传播、舆论引导、时事播报等具有重要的意义。

3 微信信息传播的过程分析

在微信平台中不同用户通过好友关系相互链接形成独立的微信用户社会网络。微信信息通过该网络在不同好友间传播。不同用户对特定微信信息的传播行为影响该信息的传播范围、传播速度等; 同时, 信息也在不停传播中潜移默化地对用户发生作用。

3.1 微信信息传播流程及特点

依据微信在生活中的应用, 可以将微信信息传播的主体分为三类: 信息推送者、信息接收者和未接收信息者。通过微信进行信息传播, 发布者进行信息推送之后, 接收者的反应往往有两种情况: 积极向外(微信好友、朋友圈或微信群)推送, 此时接收者对外相当于次推送者; 虽然接收信息但不向外传播。微信中信息的传播, 除新闻推送外, 大都在微信联系人之间进行。通过微信好友、朋友圈、微信群构成了微信信息传播的三种基本渠道, 而通过此三种渠道进行传播的信息, 正是本文研究的主要对象。从微信信息的传播过程来看, 微信信息总是封闭在微信平台内部传播, 通过微信向外传播的情况不予考虑。微信信息的源头通常有两种: 一种是微信用户自己的创作, 另一种是通过链接引用其他媒介的信息。信息在微信平台三种渠道的传播方式和影响力不尽相同: 第一种是通过朋友圈发布的信息, 在发布者积极推送时任何微信好友都可见, 因此其影响范围大; 第二种是通过微信群发布的信息, 只对该群成员可见; 第三种是仅对某一好友推送的信息, 这类信息往往针对特定对象(如对方感兴趣的信息)。信息要在微信网络中广泛传播, 一般都要由后两种渠道转入朋友圈中, 因此, 可以只考虑第一种传播方式。

从上述分析可以看出微信区别于媒体性社交平台的一些影响信息传播的基本特征:

(1) 以强关系为主要社会关系。微信是窄传播、深社交、紧关系, 微信关系是社会朋友圈子的虚拟化, 线上交往频度与线下真实社会的交往频度趋同。微博等媒体性社交平台是广传播、浅社交、松关系, 用户之间不需要特定的关系维系, 任何人都可以发布、任何人都可以收听。这种强关系特征使微信对信息价值反应敏感, 对于有价值的信息微信会从强关系到弱关系顺序传播, 越有针对性价值的信息其传播范围越小, 一般在感兴趣圈子里传播, 但传播速度和影响力更大。

(2) 媒体性传播能力弱。微博等媒体性社交平台具有媒体性的特征, 对于用户感兴趣的信息只需简单操作即可转发, 而且任何人都能看到, 其传播更类似病毒的传染。相反, 微信用户在朋友圈转发信息流程复杂, 增加了操作成本并限制了信息快速传播。而且微信的强关系特征, 信息的影响力约束在朋友圈里, 不能形成二次传播。

(3) 社会网络对信息传播影响较大。微信的信息开放程度低, 信息更多是基于关系核心的, 具有很强的私密性。用户是封闭、有限、个体清晰的, 信息真诚度亦更高。这种私密性导致微信传播与传播者的意愿度高度相关, 而微博则不然。微信上有争议的不确定内容易被终止传播, 而微博则会在质疑中继续传播。另外, 微信的强关系性表现在其朋友圈都是小型群组, 而微博等媒体性平台则可以形成粉丝众多的意见领袖。在信息传播网络结构上, 微信的传播图更趋于网状, 而微博则趋于放射状。因此, 本文采用无标度网络来模拟微信信息传播网络。

3.2 微信信息传播网络模型

在微信用户社会网络中, 将参与信息传播的用户抽象成节点, 将用户间社交关系抽象成边, 则构成微信信息传播网络, 如图1所示。

图1 微信信息传播网络

微信信息传播网络区别于媒体性网络的最大特点就是强关系性。微信中用户社交关系往往是基于朋友、同事、家庭等强关系构成的, 微信信息传播网络可看成人际社会网络的虚拟化, 是典型的复杂网络[18], 具有小世界[19]、无标度[20]特性。研究表明, 通常人际关系网络中平均节点间距离较小、聚类系数较高而且节点的度成幂律分布。当前普遍用于模拟人际关系网络的模型主要有NW小世界网络和BA无标度网络。小世界网络强调高聚类系数、较小平均距离但度分布却不符合幂律分布, 无标度网络则相反。微信用户社交关系是强关系, 不同交际性格、交际能力、职业、阅历等因素使得网络中各节点度的分布非常不均, 网络的无标度特性明显。因此, 本文基于BA无标度网络模型[21], 并对其进行改进以近似微信信息传播网络。基于NetLogo平台具体生成网络的步骤如下:

(1) 生成一个初始网络, 即仅由两个节点相连组成;

(2) 每个时间步长增加一个新节点并与已有节点相连, 与某已有节点相连的概率正比于该节点的度, 当某节点的度大于300时不再连接新节点(假设一般微信好友的数量不超过300人);

(3) 设定时间单位T, 则生成具有T+2个节点的近似BA无标度网络;

(4) 若网络中与任意两节点A、B共连的节点数N大于3, 则将A、B两节点相连(增强聚类系数, 即A、B有三个以上的共同朋友则A、B是朋友);

(5) 若网络中与任意两节点A、B共连的节点数N大于50, 则在共连节点中随机选取N-50个节点, 断开与A或B的连接, 断开概率反比于A或B的度(假设一般微信共同好友的数量不超过50);

(6) 对于每一条连接两个节点的边, 按照一定概率随机赋予权重 , 代表相邻两节点的亲疏度。

3.3 微信信息传播模型

信息在微信网络中的传播过程, 其实是信息对不同微信网络用户大脑发生作用的过程, 类似传染病的传播。这里利用SIR模型描述微信信息传播网络, S表示未接收信息者, I表示主动向外推送者, R表示接收到信息但不向外推送者(潜水者)。微信信息传播的过程以及推送节点i与被推送节点j之间的关系可以描述如下:

(1)

(2)

(3)

这里将对某特定信息持推送态度的节点i作为主要对象, 当被推送邻节点中有S状态节点j存在则向其推送信息, 并且在一定条件下节点j亦转为新的推送节点, 如公式(1)所示; 当邻节点j全部是I、R状态则不再推送信息, 而且节点j状态保持不变, 如公式(2)和公式(3)所示。在现实生活中由于交际性格、习惯等原因, 微信信息接收者在接到信息后, 是转变为I(向朋友圈发布)还是R(潜水)具有极大的惯性, 即潜水者一般不会对所接收到的信息再次向朋友圈发布。另外, 推送节点i的推送热情、信息价值的时效性都随着时间而降低, 在达到某一阈值时节点i则不再具有推送力。微信信息传播网络是有限的, 假设某一时刻有一个或几个节点得到某一特定信息并向邻节点推送, 即转入I状态, 则信息将按照上述规则传播直至网络中没有I状态节点存在。

4 基于Agent微信信息传播建模

基于Agent的建模仿真(Agent-Based Modeling and Simulation, ABMS)是一种自底向上的仿真范式, 它将复杂系统中的组成实体抽象构建单个Agent模型, 通过对Agent自主行为及其之间的管理策略、协议、交互关系的规范描述, 得到复杂系统的宏观行为表现。

4.1 Agent个体模型

微信信息在微信用户所构成的社会网络中传播, 进而对相关微信用户产生影响, 同时, 不同微信用户对该信息的态度产生的三种不同反应(积极推送、沉默以对、明确反对), 反过来影响该信息的传播范围。在此, 将每个微信用户抽象为个体Agent建模, 它代表社会网络中的人, 其对微信信息的作用力受到多方面因素的影响。根据微信信息传播的特点, 探究影响微信信息接收者成为推送者的几个关键因素:

(1) 信息的价值因素。某种程度上讲, 信息本身属性一开始便决定了信息的传播范围, 一个毫无价值的信息几乎得不到有效传播。影响信息传播范围的基本属性有很多, 如信息主题的受关注度、信息内容的价值、信息价值的时效等。一条影响深远的时政信息远比日常小事的受关注度高、价值量大、存在意义时间长。同一信息对不同人而言价值亦不同, 但社会关系中人群具有相关性, 对于某一群体每条信息本身的影响力具有一定的稳定性, 可以近似为一个常数v0

定义1 信息价值的时效: 由于网络信息与文献信息老化的规律具有一定的相似性, 依据文献老化规律的负指数模型, 定义信息价值的时效:

(4)

其中, 表示t时刻信息在Agenti处的时效价值, t0表示信息产生的某一固定时间。对于价值阈值

表示在t时刻, Agentj保持S状态不变的倾向。现实生活中对于一些类似只有标题的链接, 当其价值表现较小时人们几乎不去打开阅读, 此时Agentj保持S状态不变。

定义2 信息关注因子: 信息在微信网络之外传播, 如网站、微博等媒体, 从而形成大众对该信息的关注度, 该关注度亦影响信息在Agenti中的价值:

(5)

其中, 为网络信息衰减特征标度系数, 由经验统计数据获得, 信息价值的针对性越强其值越大, 即反映传播范围窄。 是各种不确定性因素形成的外界关注度, 外界关注度越高, 信息关注因子越小。

(2) 人的相关因素。网络中某一Agent节点受特定信息感染(接收)的影响因素有很多与人相关。信息接收者的身份背景、兴趣爱好、文化程度、心理因素等导致对信息的偏好、交际性格各不相同, 加之对该信息的支持、中立、反对的不同态度, 直接影响Agent由S状态向I状态转变的概率。现实的例子就是喜欢刷朋友圈的人和喜欢潜水的人都和交际性格活跃度呈正相关。

定义3 交际活跃度: 利用Agenti节点的度(好友数)定义其活跃度:

(6)

其中, 描述Agenti的交际性格、习惯等对其传播信息能力的影响因子。

定义4 推送者的影响力: 推送者Agenti的影响力主要与其活跃度l(i)、推送力度β 、信息推送后的时间t、推送者Agenti与接收者Agentj的亲疏度rij有关。推送者的影响力定义为:

(7)

其中 。对于Agenti而言, β 和兴趣爱好、文化程度等很多复杂因素有关, 根据统计规律, 取值概率符合正态分布。 体现Agenti时刻将信息在朋友圈发布后, 其向外界的推送热情随着时间推移降低的快慢。这里假设一旦发布信息, 其推送热情即降低到原来的1/2。

定义5 接收者的影响力: 接收者Agentj的因素直接影响其由S状态向I状态的转变概率, 这些因素主要包括Agentj的活跃度l(j)、对于信息的传播意愿度Aj。接收者的影响力定义为:

(8)

Agentj对于信息的传播意愿度Aj, 一般用[-1, 1]上连续实数表示。其中, -1为最大反对, 0为中立, 1为最大支持。

(3) 微信群体影响因素。德国舆情学家伊丽莎白· 诺尔· 诺依曼在其《沉默的螺旋: 舆论— — 我们的社会皮肤》中全面描述了“ 沉默的螺旋” 理论[22]。她指出舆论的形成主要取决于意见气候, 面对支持者众多的意见气候, 意见相左者必然因害怕孤立而保持沉默。群体影响因素主要指受多数意见和社会压力的心理倾向[16], 在这里主要指微信群、朋友圈中其他好友的讨论以及评论所形成的意见气候。现实社会中由于微信群体往往是因为一定社会关系紧密联系起来的, 其成员关于该信息的讨论、推送亦对其他成员产生较大影响, 若某个Agent的多个好友都在讨论、推送某一信息, 则该Agent由S状态转为I状态或R状态的概率大幅增加(如图1中编号为6的Agent)。

定义6 意见气候: 意见气候可认为是在一定的空间和时间段内由群体形成的一种宏观舆论, 这种舆论左右群体内成员的信息传播行为, 因此可定义为:

(9)

其中, 要求 是时间阈值, 是Agenti的好友中首次有人向其推送该信息的时间, 如果持续时间太长则不认为有意见气候形成。n是Agenti的度, 体现了Agenti的朋友圈中亲疏关系、话语权重等多方面的影响。若 较大即形成意见气候, 此时若Agenti的态度Ai与之相反, 则Agenti只由S状态转为R状态。

4.2 基于各变量的演化规则

基于以上分析, 两相邻节点Agenti(信息推送者)和Agentj(信息接收者)进行信息交互时主要受三方面原因制约:

(1) 信息本身价值的制约。信息本身的价值 从根本上影响信息接收者的态度。对于价值阈值 表示在t时刻, 被推送节点Agentj保持S状态不变的倾向。

(2) 两Agent节点之间的制约规则。信息在两相邻Agent节点之间传递时, 影响Agentj(信息接收者)由S状态向I状态转变的主要因素包括信息本身的价值因素以及推送者、接收者两方的相关因素。这里定义:

(10)

对于交互阈值 表示对于一个有足够传播价值的信息, 值越大表示Agentj由S状态转变为I状态的倾向越大, 反之则表示由S状态转变为R状态的倾向越大。其中, Agentj(信息接收者)的态度Aj有正负之分并具有绝对影响力。这与现实生活中对某一特定信息持不赞成态度的人一般是不会向别人推荐的情况是相符的。另外, 对于处于I状态的Agent, 随着时间的增长 值会减小, 最终将低于阈值导致其由I状态转为R状态。现实中人们向朋友圈推送信息的行为是一次性的, 这种信息的推动力随着时间增长逐渐丧失。

(3) 意见气候的制约。对于某一特定信息, 即使信息接收者在接收到信息时倾向于将该信息向外推送, 也会受到当时意见气候的影响。若意见气候 和Agenti的态度同向, 则会强化Agenti的推送决心; 若Agenti的态度Ai与之相反, 则Agenti只由S状态转为R状态。

5 建模实验与结果分析

较为成熟的基于多Agent的仿真平台有很多, 包括Swarm、Repast、MASON和NetLogo。本文基于NetLogo平台进行仿真:

(1) 实验虚拟300人的社会网络, 以“ 盘点历届四中全会讨论什么” 这一介绍十八届四中全会为主题的微信热帖作为对象, 初始引入节点数为1得到初始信息传播网络如图2所示, 经过450个步长之后信息在网络中的传播情况如图3所示:

图2 初始信息传播网络

图3 信息传播效果

(2) “ 二级传播” 、“ 意见领袖” 现象: 将社会虚拟网络中300个节点分别向外传播的节点数进行统计如图4所示, 可以看出在微信网络中由于强关系的原因基本不能形成“ 二级传播” 、“ 意见领袖” 现象, 传播范围很难通过控制典型的几个节点来掌控, 这与3.1节微信传播的理论分析相吻合。

图4 各节点对外传播统计

(3) 信息传播的影响力: 微信网络中的群体往往具有相关性如同学、同事等, 信息对不同群体的价值、受关注度、影响力是不同的, 不能简单地以传播范围作为度量。为了验证其影响力, 分别虚拟一个对该帖关注度高的法律界同事群体和一个不太关注该贴的群体, 每个群体各300个节点进行实验: 初始相对价值分别为v0=80、v0=50, 传播意愿度分别为 , 其传播演化效果分别如图5图6所示:

图5 v0=80信息传播效果

对于同一信息, 在关注该信息的群体中信息的传播速度和传播范围更大, 如图5所示。在关注度不高的群体中, 信息的传播并不像媒体性平台那样很快趋于停止, 而是随着时间的延长仍在慢速传播, 如图6所示。实验表明, 和媒体性平台相比, 微信网络中信息传播更注重信息的影响力而非仅仅是传播范围。该实验中法律界群体更加关注十八届四中全会, 因此该信息对此群体的影响力也更大。对于一些不关心此次会议的人而言, 像媒体性平台那种传播方式即使接收到信息, 其影响也意义不大。

图6 v0=50信息传播效果

由于保密原因微信数据难以获取, 仿真实验只能在理论分析和实验之间相互论证。从实验结果来看, 对于微信网络的管控难度更大, 不能简单通过“ 堵” 或者切断“ 意见领袖” 来控制, 而应该多采取“ 疏导” 或者及时“ 揭露真相” 的方式来引导。另外, 不同信息在微信网络中会自动“ 合理配置” , 其影响力更具针对性。

6 结语

为分析不同因素对微信信息传播过程的影响, 本文采用复杂网络与多Agent建模仿真相结合的方法, 借助传播学基本理论, 对微信信息的传播流程、影响因素进行建模。复杂网络能有效分析网络拓扑结构对信息传播的影响和系统的宏观涌现性, 但其复杂性不利于对组成个体以及其行为规则的演绎细节的描述。多Agent建模却能够克服这一问题, 在微观层次描述个体活动。两种建模方法的结合, 有助于弄清各个因素如何影响微信信息的传播以及这种影响的宏观程度。通过建模与仿真, 该方法建立的模型能够很好地解释一些重要因素如信息价值、传播意愿度、“ 意见气候” 等对微信信息传播的影响, 这与实际相一致。本文的主要工作对于有效利用微信平台进行舆论引导、宣传工作、知识传播等具有一定意义。但是还存在一些不足, 由于无法获取真实微信网络的相关数据, 建模参数的设置多基于感性经验, 这降低了模拟的准确性和可靠性。另外, 在研究影响因素时存在一个矛盾, 如果考虑的影响因素太多, 模型过于复杂则不便于分析各因素的影响, 而考虑因素过少则不足于模拟现实情况, 这也是下一步研究的重点。

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