复杂网络控制的几个关键基础问题

It is well known that complex networks exist everywhere in the modern world. Due to the gradual emergence of large-scale networks, it is urgently required that we can not handle the current problems by designing centralized controllers as we did for the conventional ones. Distributed cooperative control with high efficiency and robustness for networked systems has received increasing attention and became a new hot research topic in the recent years. For many previous works, the assumption for connectivity, joint connectivity, or switching time-varying topologies is supposed, which does not reveal the essential rule for how the network structure can affect the network function. We know that the key difference for the study between networked systems and single systems is network topology. Therefore, it is required that we should deeply investigate the properties for the network structure and then clearly find the essential rule as how the network structure can affect the network function under cooperative control. This project focuses on the network structure to study some critical fundamental problems in cooperative control of complex networks: develop a new methodology for analyzing the combination between the network topology matrix and the general error matrix to study cooperative control; establish a new systematic approach for pining control of nodes and edges to affect cooperative control in networked systems. Knowing how the network structure affects the network cooperative analysis and control can potentially benefit scientific technology and real-world applications.

众所周知，复杂网络在现代社会中无处不在。由于大规模网络的不断涌现，迫切要求我们不可能像处理传统问题那样设计中央控制器集中处理任务。高效鲁棒的网络系统分布式协同控制近年来受到了广泛的关注并成为网络中的热点研究问题。目前研究网络系统协同行为的结果大多基于假设联通、联合联通或者切换时变的网络结构而未考虑复杂网络结构变化本身对功能的本质影响。我们知道网络系统区别于单系统的研究最大不同之处在于网络结构。因而这就要求我们深入挖掘其网络拓扑结构的性质，从而弄清楚网络结构是如何影响网络协同行为功能的本质规律。本项目主要着眼于网络结构，研究复杂网络协同控制的几个关键基础问题：发展一套协同行为分析中网络拓扑矩阵与一般误差矩阵结合的相关理论与方法；建立一套系统的方法研究网络牵制控制的结点和边对于网络系统协同行为的影响。弄清网络结构如何影响协同行为对于研究复杂网络系统协同行为具有巨大的理论科学意义和实际应用价值。

在国家自然科学基金委—面上项目“复杂网络控制的几个关键基础问题”(61673107，2017-2020)的资助下，本人在科学研究、项目申请、人才培养、学术任职和交流及获奖荣誉等方面取得了一系列成果。.在科学研究方面，项目已经在复杂网络系统协同行为、网络牵制控制和边调节控制等几个方面系统深入地开展研究并取得重要进展，标注项目基金号的文章共35篇，其中IEEE汇刊25篇，中国科学杂志3篇，26篇通讯作者；主导编写教材《智能控制方法与应用》第五章-多智能体控制。.在项目申请方面，依托国家基金委面上项目资助，本人成功申请到JKW-GF科技创新特区项目-分布式协同与群体智能技术主题、基金委面上项目（2021-2024）、华为技术有限公司技术合作项目等研究课题项目。.在人才培养方面，指导访问学者3人、博士后7人、博士研究生12人，硕士研究生21人；近五年博士生境外3个月以上学术访问16次，其中12次对方单位全额资助，2人获国家基金委资助，2人依托学校与导师科研项目资助；指导的学生中，王和获得江苏省优秀博士学位论文，杨伊凡获学校推荐江苏省本科优秀毕业设计，魏向义获东南大学优秀硕士学位论文，邵其、卢添等获东南大学本科优秀毕业设计。.在学术任职和交流方面，本人担任IEEE Trans. Industrial Informatics (SCI IF: 9.112)、IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics: Systems (SCI IF: 9.309)、IEEE Trans. Circuits and Systems II (SCI IF: 2.814)、中国科学信息科学 (SCI IF: 3.304)和中国科学技术科学 (SCI IF: 2.302)等杂志编委；此外，成功主办东南大学复杂系统与网络科学研究中心22届系列论坛，并作为大会主席举办3个国内外系列学术年会。.在获奖方面，本人2014-2020连续7年入选汤森路透全球高被引科学家名录，获2019江苏青年五四奖章。