基于元胞自動機的網絡群體同步行為研究

張晨 王冰

關鍵詞 元胞自動機 社會群體 同步 網絡輿情

中圖分類號：TP393 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.09.015

Abstract This paper takes the network group as the research object， and uses the cellular automata technology to study and simulate its evolution behavior， revealing the influence of individual herd mentality on the evolution of network public opinion. By verifying the model built by the actual case， it is proved that there is a network public opinion synchronization threshold， so that when the herdity is large， the network public opinion gradually becomes synchronous， and finally a more consistent public opinion is formed; when the herdity is small， the network The sensational synchronization is generally not realized， and will eventually form a number of different public opinion focuses.

Keywords cellular automata; social group; synchronization; internet public opinion

0 引言

生物群體，是一個群體內部有著一套行為規律并以此來進行信息交換互動和相應進行行為模式調整的自然集合體，例如因為季節變化而遷徙的鳥類、面對敵人為進行防御的魚類、為了生存而成群出去覓食的蟻群等。而人類，作為特殊的生物群體，[1]相較于上述的普通生物群體，有著更為豐富的群體行為形式，既有通過群體來進行簡單信息交互的群體行為，[2]也有為了保護自身權益而形成的大型集體活動，更有因為自身的不滿情緒而產生的騷亂等等。當下，對于群體行為的研究主要集中在社會學、心理學、生物學、物理學、復雜科學等領域，各自有各自不同的解讀，但也各自有各自的優缺點。其中，社會學、心理學大多數研究都用定性分析方法，而并不多加考慮定量方法，因此這兩個學科領域對于微觀層面的研究分析相對來說存在一定缺陷;生物學以動物群體為對象的探索為主，不適合人類社會群體行為的探究;物理學太過強調復雜網絡結構，忽略與現實的結合;復雜科學多以模擬交通流和實際人流為主，并不足以反映當下興起的網絡群體事件的演化過程。因此，總體來看，目前對于群體行為的研究雖然比較多，但是研究的方向卻分散在各個領域，研究的內容也就相對比較分散，沒有形成一個完整的研究，由此可以看出當下對社會系統集群行為的相關研究開展得并不十分充分，還有很大的發揮空間。

目前，我國所處的時代正是經濟高速發展的社會轉型時期，加之社會主義初級階段這一既定的基本國情，使得當前社會存在一定的矛盾，有時甚至在一定條件催化下被激化，從而使各類社會群體事件發生頻率激增。另外，考慮到如今互聯網普及的范圍越來越廣，幾乎人人都能夠在網上進行信息交流，信息的傳播速度加快，交流的方式逐漸多樣化，網絡成為一個大型的群體行為交互平臺，人們的觀念也從以前的刻板變成了現今的多樣，經常會有一些事件在網絡引起多方面的激烈討論，繼而引發當下社會新時代背景下的新型群體事件——網絡群體行為事件。[3]

群體行為中的同步行為由于影響力大、擴散快，越來越引起學者重視。例如目前用于同步行為建模的多智能體系統模型、[4]系統動力學模型、[5]基于Agent的建模[6]等被廣大學者廣泛應用，其中元胞自動機（cellular automate，CA）[7]技術由于具有構造簡單且能產生自組織行為的優點，因此得到廣泛的應用，本文也同樣采用該方法進行相關仿真研究。

論文主要工作是如下：首先對網絡群體事件特性征進行了相關的分析與整合，其次模擬了網絡群體事件信息擴散的元胞自動機模型，最后根據仿真得到網絡群體事件的同步變化結果。

1 網絡群體事件演化的元胞自動機模型

2 數值仿真實驗

本節利用上節所建仿真模型進行模擬，取參數u=0.5，最大運行次數設置為1000次。首先，通過仿真實驗畫出面向群體事件的同步現象，然后引入從眾因數，研究該因素對輿情同步仿真過程的影響。并在仿真測試中，發現網絡群體事件同步程度與其介入水平兩者的關系。

2.1 同步涌現生成圖

如圖1所示，給出網絡中單個節點對某一事件的初始態度分布。這里用較深的顏色表示較強烈的態度，用淺的顏色表示較弱勢的態度。

2.2 同質從眾性下的同步判斷依據

隨著時代的變遷，人們逐漸有了相對自由的話語權，加上互聯網開放等特點，導致網絡群體事件的個體在最開始的時候態度一般都是趨于多樣化的，隨著時間的推移慢慢調整，彼此之間的態度會相互影響，網絡群體事件輿論的同步也逐漸涌現，這是一個從多樣化到一致性的轉變過程。

假設所有個體的從眾性相同，記為wi=w（i=1，2，…，N）。如圖3所示，G值會隨著時間t而變化，此刻取從眾性參數w=0.7，在0時刻按照500個網絡節點進行分析。隨著仿真的執行，G值慢慢變大且最后在1附近基本保持不變，雖然還會有所浮動，但是大體上不會再有劇烈的起伏。這說明在同步仿真過程中，網絡輿論從開始各據自己觀點到后來漸漸達成統一的觀點，即逐漸趨同;此時G值在靠近1的附近浮動表示在網絡交流中新的個體會隨機介入進來，但是新個體以前的立場同樣也是不定的，其觀點的進入會影響到其他群體的態度，進而導致G值浮動變化不定;至于G值仍然不等于1是由于在討論的群體中總會存在一切固執己見、從眾性很弱的個體。

取w=0.7，橫縱坐標分別表示節點參與規模以及達到同步所需的時間，如圖8所示，網絡群體事件初始參與數越大，那么達到同步時間越短，最后在100個仿真時間上達到穩定。以上說明：在網絡群體事件初始階段，適當擴大參與人數，那該事件達到同步所需要的時間會大幅度地減少，而同步性能則會大大提升;但當群體性事件持續一個階段后，新節點的加入不會再明顯地提高同步能力了。這個結果和無標度網絡顯示的相關結果吻合。

本文針對目前網絡同步行為研究現狀，基于元胞自動機構建了同步行為仿真模型，仿真結果發現：在個體從眾性同質的情況下，網絡輿論同步能力受到從眾性大小的影響為：當w≥0.7時，網絡輿論能有效實現同步;而當0≤w<0.7時，網絡輿論最終無法夠達到同步，并且在網絡群體事件初始階段，節點的參與度越高越容易形成同步，而在發生的后期（即網絡群體參與規模到達一定的程度后），參與規模的擴大將不再提高輿論形成同步的能力，并且趨于一個穩定值。這些結論不僅對以后網絡群體行為的管理和網絡環境的穩定發展有著重要的幫助，也能夠為實際社會群體行為提供一定的參考依據。

基金項目：浙江省基礎公益研究計劃（LGF19G010002）;浙江省高等教育課堂教學改革（No.kg20160586）

參考文獻

[1] 張耀峰，肖人彬.基于元胞自動機的網絡群體事件輿論同步的涌現機制[J].系統工程理論與實踐，2014.34（10）：2600-2608.

[2] 岳峰，榮明，胡曉峰，等.基于Agent構建群體行為模型[J].裝甲兵工程學院學報，2008.22（1）：72-75.

[3] 王元卓，于建業，邱雯，等.網絡群體行為的演化博弈模型與分析方法[J].計算機學報，2015.38（2）：282-300.

[4] 張秋花，薛惠鋒，吳介軍，等.多智能體系統MAS及其應用[J].計算機仿真，2007.24（6）：133-137.

[5] 張毅，邵晨曦.人員緊急疏散系統動力學模型及其分析[J].計算機工程與應用，2005.41（12）：198-201.

[6] 吳鵬，楊爽，張晶晶，等.突發事件網絡輿情中網民群體行為演化的Agent建模與仿真研究[J].現代圖書情報技術，2015.31（1）：15-20.

[7] 王仲君，王能超，馮飛，等.元胞自動機的演化行為研究[J].計算機應用研究，2007.24（8）：38-41.