近日，中國電信首席科學(xué)家、云計(jì)算研究院院長吳杰教授在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用研究領(lǐng)域取得重要成果。由吳杰教授獨(dú)立完成的論文《Uncovering Several Useful Structures of Complex Networks in Computer Science Applications》成功入選《Journal of Computer Science and Technology（JCST）》創(chuàng)刊40周年?？蔑@了中國電信在國際計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的前沿創(chuàng)新力。該論文系統(tǒng)凝練了吳杰教授35年來在相關(guān)領(lǐng)域的研究積累，具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用指導(dǎo)意義。

圖1：時(shí)變圖(time-evolving graph)到傳統(tǒng)圖的轉(zhuǎn)換

圖論的故事始于18世紀(jì)，那時(shí)著名數(shù)學(xué)家歐拉為了解決柯尼斯堡七橋問題，首次提出了這種思想。自那以后，圖論像一顆種子一樣生根發(fā)芽，逐漸擴(kuò)展到各個(gè)領(lǐng)域，從錯(cuò)綜復(fù)雜的生物網(wǎng)絡(luò)到四通八達(dá)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)，都能看到它的身影。該論文聚焦于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)中的建模與結(jié)構(gòu)分析，針對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化、分布式特性等實(shí)際需求，系統(tǒng)總結(jié)并提出了三種有效挖掘有用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方法：

結(jié)構(gòu)修剪：通過有針對性地刪除冗余節(jié)點(diǎn)和連接，保留網(wǎng)絡(luò)的全局關(guān)鍵屬性，降低信息傳播和網(wǎng)絡(luò)搜索的復(fù)雜度，為分布式系統(tǒng)高效運(yùn)行提供理論基礎(chǔ)。

結(jié)構(gòu)分層：通過為節(jié)點(diǎn)分配層級，揭示網(wǎng)絡(luò)中的隱含層次關(guān)系，便于實(shí)現(xiàn)高效的分布式通信、路由和資源調(diào)度，尤其適用于動態(tài)網(wǎng)絡(luò)和區(qū)塊鏈等應(yīng)用場景。

結(jié)構(gòu)重映射：通過將網(wǎng)絡(luò)從一種表示或空間映射到另一種，更好地規(guī)避傳統(tǒng)算法中的局部最優(yōu)陷阱，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的高效路由和數(shù)據(jù)傳輸。

圖2：共形映射

論文探討了超圖（hypergraph）及其在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模中的重要作用。在許多實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系不僅僅是成對出現(xiàn)，而是可以由多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同參與某一互動，形成“超邊”。論文介紹了包括超圖、時(shí)變圖等多種表示方式，并指出這些結(jié)構(gòu)對于理解多節(jié)點(diǎn)群體之間的復(fù)雜關(guān)系、支持超圖學(xué)習(xí)（hypergraph learning）和超圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（HGNNs）等新型人工智能方法具有重要意義。

論文還探討了分布式與局部化標(biāo)記（labeling）和編碼（coding）方法在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)與表達(dá)中的應(yīng)用，指出這些方法與圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GNN）在信息傳遞（message passing）方面有異曲同工之妙，但更加輕量、適用于特定結(jié)構(gòu)和實(shí)際應(yīng)用場景。針對動態(tài)和移動環(huán)境下的結(jié)構(gòu)建模和自組織，論文提出了若干具有前瞻性的挑戰(zhàn)與研究方向，為后續(xù)學(xué)術(shù)與工程實(shí)踐奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

作為中國計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的高水平國際期刊，JCST由中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所與中國計(jì)算機(jī)學(xué)會聯(lián)合主辦，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑u審和前沿的議題著稱，被SCIE、EI、Scopus等多個(gè)國際知名數(shù)據(jù)庫收錄，在系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域具有廣泛影響。本次論文入選JCST創(chuàng)刊40周年?？蔑@了中國電信云計(jì)算研究院在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建模、分布式算法與智能網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等交叉領(lǐng)域的創(chuàng)新引領(lǐng)力。