超网络是什么？一文读懂超网络

随着现代网络技术的发展，出现不同类型的复杂网络，超网络就是其中之一。那么，什么是超网络?有哪些特征?本文将具体介绍

1.超网络

超网络是一类特殊的复杂网络，是继一般的复杂网络之后的一个新的研究课题。现有的超网络被分为两类：基于网络的超网络和基于超图的超网络。用超图的不变量来刻画复杂超网络的拓扑结构，将会对人们捕捉真实系统的本质特性起到一定的推动作用。

用网络定义的超网络是指，超网络的超边用于表示给定集合中的组合偏好和组合移动，而超网络的的节点表示给定集合的网络。超网络代表由规则管理全部的组合移动和组合偏好规律，包括超边数量的增减或更换。

2.超网络的特征

超网络一般具备下列一种或几种特征：

(1)网络中嵌套着或者包含着网络。

(2)多层特征，层内和层间都会有连接。

(3)多级特征，同级和同级间都会有连接。

(4)网络中拥有多维流量。例如，不同交通运输方式中都既有客运又有货运。

(5)超网络是多属性或多准则的。例如，城市中居民出行既可以选择路径，又可以选择出行方式;运输网络需同时考虑成本、时间、舒适、安全等因素。

(6)超网络存在拥塞性。

(7)超网络中全局和个体的优化存在冲突，需进行协调。

3.超网络分析方法

超网络的一般根据研究方法可以划分为以下三种：其一是基于变分不等式方法;其二是基于超图的超网络;其三是基于网络的超网络。

(1)基于变分不等式的研究方法

变分不等式源于变分微积分理论，主要适用于最优解和偏微分方程等方面的研究。基于变分不等式的超网络研究是从整体层面出发的，主要是探索平衡点和网络优化。首先将超网络模型的多维和多层转化为最优化问题，然后再变换成变分不等式问题。然而最关键的工作是证明不等式有唯一的解。最后一步关键工作是运用相应的算法对该问题求解，将求得的解带入实际问题进行检验。闭环供应链超网络模型、网络广告资源分配超网络模型和金融超网络模型均是变分不等式的超网络模型的典型代表。

(2)基于超图的超网络

超图理论是基于超图的超网络研究的理论基础。为了更加清晰地描述节点之间的联系，可以通过精简层次结构达到这个目的。如国内研究有索琪和郭进利。Berge等在十九世纪七十年达提出超图的概念。其与有向图亦或无向图存在一定的区别。主要表现在超图的边上，其边可以连接高于两个节点。两点之间的连线被定义为超边。其存在的不足的不能同单层网络的边那样易于运用，但是它的优势在于对复杂网络系统的描述。针对具体问题的分析中，首先需要定义超边集合和超节点集合。再者需要获取解决问题的高阶原始数据，最后通过这些数据转换为解决此问题而定义的相关参数，只有这样才可以明晰超网络的性质和特点。

(3)基于网络的超网络

基于网络的超网络强调网络结构的组合，并着重于真实网络的多层次，多级和多维网络的复杂特性。它适用于解决多层网络的建模问题，并且适用于分析大型系统组件之间的关系。

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