新闻网讯 近日，我校人工智能与自动化学院刘雪明副教授以第一作者在《物理报道》（Physics Reports）上发表了题为“Network Resilience”的综述论文。该工作由人工智能与自动化学院刘雪明副教授与北京航空航天大学李大庆教授、美国波士顿大学H. Eugene Stanley教授、以及伦斯勒理工学院Boleslaw K. Szymanski和Jianxi Gao教授等合作完成，华中科技大学人工智能与自动化学院为第一单位。
为应对外界的各种突发状况，自然界的个体或系统普遍发展出了一种在压力下仍能正常工作或能及时从失效中恢复的能力，该能力被称为韧性。个体或系统失去韧性可能使得跨临界点现象发生导致灾难性的后果，如无人系统集群网络的级联故障、生态系统中的物种灭绝和基础设施系统中的级联失效等。近50年来，关于量化和预测系统韧性临界点的研究得到了研究人员的持续关注，尤其近十年来，随着复杂理论的发展，人们逐渐将研究视角从低维简单系统的分析转移到高维复杂系统的韧性研究，这些研究的开展可帮助人们更好地理解自然界中的复杂系统并指导设计出高韧性的基础设施系统、无人系统和社会系统。
人工智能与自动化学院刘雪明副教授长期致力于复杂系统韧性和鲁棒性的理论分析和应用研究，在多层有向网络韧性理论分析方面取得了突破，相关理论已成功应用于实际生物分子网络和生态网络上，以第一作者在美国科学院院刊（PNAS）、自然通讯（NatureCommunications）等高水平期刊上发表发表多篇相关研究论文。此次受邀在《物理报道》上发表网络韧性综述论文。
这项工作回顾了50年低维系统和高维复杂系统韧性研究的发展历程，尤其重点综述了近十年来高维复杂系统中韧性相关的理论和应用研究，并对未来研究方向进行了展望。论文首先介绍了系统韧性分析中的基本要素和理论工具，包括网络系统动力学建模、系统稳定状态分析、早期预警指标量化、突变与临界点预测、恢复策略开发等，并进一步阐明了系统韧性与系统鲁棒性以及稳定性之间的区别。接着，重点综述了生态、生物、动物及人类社会等网络化系统韧性相关的研究和基础设施系统等领域韧性相关的研究，包括生态系统中的物种灭绝临界点预测、生物分子网络中疾病发生的预警、自主无人系统集群网络结构在外界刺激下的演化、关键基础设施系统的失效与恢复时间的评估与预测等。
基于网络韧性研究中复杂系统动力学模型缺乏和目前大数据积聚及人工智能领域技术的快速发展现状，作者指出网络韧性研究中的相关挑战与机遇，包括数据驱动的复杂系统动力学模型构建、基于机器学习等方法的临界点预测算法开发、复杂系统韧性控制研究、实际系统应用研究如无人系统集群网络的级联故障发生机理分析和疾病大流行临界点预警等，为我校控制科学与工程一级学科的复杂系统前沿研究方向发展做出了重要贡献。
Physics Reports是国际物理科学和交叉科学类最具影响力的国际期刊之一，专门发表该领域各研究方向全球知名专家撰写的综述性论文，对相关领域的发展具有非常重要的引领和指导作用。该期刊通常每年刊登的文章不到五十篇，其2022年影响因子为30.51。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370157322001211
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