本文介绍了基于统计物理和机器学习的复杂网络粗粒化方案，该方案旨在解决大网络信息传播动力学分析的计算复杂度问题。通过结合统计物理中的配分函数和图神经网络，研究者开发了一种能够压缩网络尺寸同时保持信息传播特性的方法。文章详细介绍了背景、方法、实验结果，并探讨了网络多尺度分析。该研究为理解大网络的动力学性质提供了新的工具，并促进了复杂网络领域的研究。

💡统计物理方法在复杂网络中的应用：文章首先介绍了统计物理工具如何被应用于复杂网络，用于衡量网络的信息传播动力学性质，其中配分函数是核心概念。

🧠图神经网络与网络粗粒化模型：文章阐述了图神经网络的基本原理，并介绍了如何结合图神经网络和配分函数，构建网络粗粒化模型，以简化网络结构。

🔬实验结果与模型分析：文章展示了一系列相关实验，并对实验结果进行了总结与分析，探讨了模型的性质和应用。

📚分享内容大纲：分享内容包括背景介绍、复杂网络的配分函数、图上的机器学习模型、方法、实验结果以及总结与讨论，涵盖了复杂网络分析的核心内容。

📢读书会信息：本次分享是“复杂网络动力学”读书会的第七期，由北京师范大学张江教授课题组的博士生张章主讲，读书会还邀请了多位专家参与，共同探讨复杂网络动力学的前沿问题。

集智俱乐部 2025-04-22 23:21 上海

2025年4月25日 周五 19:30-21:30直播

导语

近年来，统计物理方法被迁移到复杂网络上，用来理解与度量网络在不同尺度下的信息传播动力学特性。然而，这一系列工具的使用受限于网络的尺寸带来的时间复杂度挑战。在本次分享中，我们将提出基于图神经网络的机器学习方法，该方法可以压缩网络尺寸并保证信息处阿波动力学特性不变，为分析大网络的动力学性质，理解网络的多尺度关系带来帮助。

「复杂网络动力学」读书会第七期由北京师范大学张江教授课题组的博士生张章介绍今年作为一作在Nature Communications上发表的一种基于统计物理和机器学习的复杂网络粗粒化方案，以及相关背景问题、方法与实验结果。读书会将于4月25日（本周五）19:30-21:30进行，欢迎感兴趣的朋友参与讨论交流！

分享内容简介

在本次分享中，我们将首先介绍统计物理工具如何被应用于复杂网络上，作为网络信息传播动力学性质的度量。在这一部分，我们将介绍配分函数这一核心概念。此外，我们还将介绍图神经网络的基本原理，以及如何基于图神经网络和配分函数的结合提出网络粗粒化模型。最后，我们将介绍一系列相关实验，引出结论并分析模型的性质。

分享内容大纲

背景介绍

复杂网络的配分函数

图上的机器学习模型

方法

实验结果

总结与讨论

主要涉及到的知识概念

 

1. 统计物理, Statistical Physics

2. 配分函数, Partition Function

3. 图神经网络, Graph Neural Networks (GNNs)

4. 网络粗粒化方案, Network Coarse-Graining Scheme

5. 网络多尺度分析, Multi-Scale Analysis of Networks

讲者介绍

张章，北京师范大学系统科学学院博士生。研究兴趣集中于复杂网络与深度学习的交叉领域，具体包括机器学习，复杂系统自动建模等。

参考文献

Zhang, Z., Ghavasieh, A., Zhang, J. et al. Coarse-graining network flow through statistical physics and machine learning. Nat Commun16, 1605 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56034-2

我们在之前对这篇文章进行了详细解读，感兴趣的朋友可以阅读——如何获得一个网络的素描？——统计物理和机器学习共同给你答案｜集智科学研究中心NC最新成果

报名方式

直播信息

时间：2025年4月25日 周五 19:30-21:30

报名参与读书会：

斑图链接：https://pattern.swarma.org/study_group_issue/896?from=wechat

扫码参与「复杂系统网络动力学」读书会，加入群聊，获取系列读书会回看权限，加入复杂网络动力学社区，与社区的一线科研工作者沟通交流，共同探索复杂网络动力学这一前沿领域的发展。

复杂网络动力学读书会

集智俱乐部联合合肥工业大学物理系教授李明、杭州师范大学阿里巴巴商学院教授刘润然、同济大学副教授张毅超、北京师范大学特聘副研究员史贵元与在读博士生邱仲普、张章共同发起「复杂网络动力学」读书会。本次读书会将探讨：同步相变的临界性、如何普适地刻画多稳态与临界点、如何识别并预测临界转变、如何通过局部干预来调控系统保持或回到期望稳态、爆炸逾渗临界行为的关键特征、不同类型的级联过程对逾渗相变的影响有何异同、高阶相互作用的影响能否等效为若干简单机制的叠加、如何有效地促进人类个体间的合作等问题。

读书会计划从3月7日开始，每周五晚19:30-21:30进行，持续8-10周。诚挚邀请领域内研究者、寻求跨领域融合的研究者加入，共同探讨。

详情请见：复杂网络上的自组织与集体行为：从扩散、相变到博弈 | 读书会启动

点击“阅读原文”，报名读书会

阅读原文

跳转微信打开