小世界网络及其在电子商务中的应用研究

河北工业大学硕士学位论文小世界网络及其在电子商务中的应用研究姓名：柴阿峰申请学位级别：硕士专业：管理科学与工程指导教师：王云峰;李杰20061201河北工业大学硕士学位论文iii小世界网络及其在电子商务中的应用研究摘要小世界现象是社会学研究中的一个重要发现，它揭示出：社会网络中的任意两个人，都可以通过少数几个边连接在一起。在小世界现象被提出以后，许多具备小世界现象的网络模型相继建立，为物理学、社会学、经济学等学科中的网络研究提供了有力的工具，这其中包括：随机图模型、Albert-Barabási(BA)模型、Watts-Strogatz(WS)模型等。本文在WS模型的基础上，通过内环WS模型连接外部高聚合系数子网络，构建了一个新的网络模型——Extended-SmallWorldNetwork(ESWN)模型，并通过仿真验证，证明了该模型具备良好的网络特性。ESWN模型的构建方式较WS模型更加灵活，其层次结构和外部子网络的存在为构建更加贴近现实的网上平台提供了方便，在应用性上较WS模型有优势。诚信缺失增加了社会交往中的成本，体现在网上社会中，信任的缺失和信誉管理的不完善不仅增加了网上交易的成本，而且阻碍了网上交易的快速发展。而信任和信誉作为独特的社会现象，在网上社区中的传播和管理成为一个重要的新命题。在ESWN模型基础上，本文构建了一个小世界的、高度聚合的、信息沿朋友链传播的网上交易平台。该平台利用了ESWN模型的网络特性，将社会网络特性应用到网上交易平台中；该平台有效利用了信任的传递性、组合性，支持对信誉的跨领域管理，加强了成员之间的信任和信息协作。关键字：社会网络，小世界，信任，信誉，电子商务小世界网络及其在电子商务中的应用研究ivRESEARCHONSMALLWORLDNETWORKANDIT’SUSEINE-BUSINESSABSTRACTThesmallworldphenomenon(alsoknownasthesmallworldeffect)isthehypothesisthateveryoneintheworldcanbereachedthroughashortchainofsocialacquaintances.Theconceptgaverisetothefamousphrasesixdegreesofseparationaftera1967smallworldexperimentbysocialpsychologistStanleyMilgramwhichsuggestedthattworandomUScitizenswereconnectedonaveragebyachainofsixacquaintances.Someresearchhasbeendoneinthisareasincethepublicationoftheoriginalpaper.In1998,DuncanJ.WattsandStevenH.Strogatzpublishedthefirstnetworkmodelonthesmall-worldphenomenon–TheSmallWorldNetwork(alsonamedasWatts-Strogatzmodel,WSmodelasashort).TheWSmodelissimpleandclassic,buthardtouseasthebasementoftheonline-societybuild.Inthispaper,wehaveindicatedanewmodel–Extended-SmallWorldNetworkmodel(ESWNmodelasashort)whichconstructsbytherandomlinkthesub-networktoWSmodelinprobabilityq.ThesimulationexperimentinJavahasshowedthatESWNmodelhaslowcharacteristicpathlengthandhighclusteringcoefficientjustastheWSmodel,andinsomecase,thenewmodelhasbetternetworkcharactersthanWSmodel.Lackoftrustworthytheusers’reputationinformationisoneofthemostmajorproblemsintheonline-society.Someresearchhasdonetobuildingnewonlinereputationmanagementsystemwhichhasbetterefficiency.Butmostofthesesystemarelackofflexibilitybecausethecentermanagementandotherfactorswhichbringoutbythetopologyoftheirbase-network.Inthispaper,weindicatedanewonline-societymodelwhichbasedonESWN.Theinformationtransferalongthefriendchaininthismodelsothatthetrustinformationcantransferalongthepath.Thereputationmanagementsysteminthemodelisdistributedandhasmoreflexibility.KEYWORDS:SocialNetwork,SmallWorld,Trust,ReputationManagement,E-Business河北工业大学硕士学位论文第一章绪论§1-1关系连接的社会自然界中存在的大量复杂系统都可以通过网络加以描述。一个典型的网络是由结点与连接结点之间的边组成的，其中结点用来代表真实系统中不同的个体，边用来代表个体间的关系。如果两个结点之间具有某种特定的关系则连一条边，而连接的两个结点被看作是相邻的。例如，神经系统可以看作大量神经细胞通过神经纤维相互连接形成的网络，计算机网络可以看作是自主工作的计算机通过通信介质相互连接形成的网络，类似的还有电力网络，社会关系网络，交通网络等。(周涛2005)我们所处的社会，从图的角度分析，可以看作是以人为结点，人之间的联系为边连接构成的一个网络——社会网络。以我们的家庭生活为例，我们的家庭成员之间有密切的联系，如图1.1所示。由于工作和学习活动，我们又会认识家庭成员之外的社会成员。扩展的家庭成员联系图如图1.2所示。在这个图中，我们的家庭不再是孤立的群体，而成为了社会这个大网络中的一个子社区，这反映了我们所处的社会网络的一些基本特征。图1.1：一个家庭成员组成的网络Fig.1.1:afamilynetwork图1.2一个扩展的家庭网络Fig.1.2:aextendedfamilynetwork自互联网从技术设想转化为现实以来，它就以超忽寻常的速度大发展，并极大的改变了整个社会的1小世界网络及其在电子商务中的应用研究形态，而互联网络也可以用图的形式加以描述和分析。一个典型的局域网（图1.3），是由计算机终端和路由器为网络结点，终端之间的连接网路为连接组成的，而局域网又通过外部路由与其他局域网连接在一起，最终形成了巨大的，包含大量信息、能量、机遇和挑战的互联网。这种网络结构和我们的所处的社会的结构有某种程度上的相似性，一些人类社会网络中存在的性质在互联网中也同样具备，如小世界现象。(MonikaHenzinger2004)当互联网与交际，商务等社会活动结合在一起的时候，情况又进一步的发展了。构建在物理网络基础之上的虚拟网络，不仅在结构上和社会网络更加具有相似性，同时在关系的运作方式和行为方式上具有了更大的相似性。在典型的网上虚拟交流平台上，每个用户ID对应一个网络结点。互相（或者单向）成为好友的用户之间产生了连接。这个虚拟平台也和我们的家庭网络一样，存在一定规模的子社区（子网络），例如用户组，群等。值得注意的是，这些虚拟平台上网络的形成会受到我们所实际所处的社会网络的影响。例如：我们的第一个好友很可能是我们的同学，女友等；而这些虚拟的网络又可能会反过来加强社会网络的联系，例如网恋。图1.3一个局域网实例Fig.1.3:aLocalAreaNetwork(LAN)虚拟网络和物理网络的层次结构并不是绝对分离的，随着技术的发展，尤其是IPV6技术的进一步发展和应用，物理网络将具备更多的社会特征。随着拥有IP数量的终端的迅速增加，我们可以想象这样的情形：家庭中的每一个电器都拥有一个IP，他们之间的网际交互可以更加深入的反映出整个家庭的生活状况。网上社区是虚拟网络的一种。网上社区的成员以社区为交流平台，进行信息交互、商品交易等行为。网上社区具有较物理网络更多的社会特性。网上社区也是社会网络。(MahadevanVenkatraman2000)社会网络是由人和人之间的关系组成的，关系在社会网络中具有举足轻重的作用。社会网络研究发现，特定的网络结构和关系会对人的行为结果产生深远影响。比如：处在小规模高聚合网络中的个体并2河北工业大学硕士学位论文3未从网络中获得许多好处，而包含大量弱连接的大范围网络的成员则从网络中获得了更多的收益；又比如：两个个体拥有大致相同的对外联系，其中一个拥有大量抵达不同的交际网络的联系，另一个的联系则集中指向某一特定网络，则前者获得成功的概率要远高于后者。社会网络研究还指出，网络成员所拥有的关系的质量与个体的素质和能力这两个因素比较，前者对于个体能否获得成功的影响要高于后者。(SWasserman1994)在我们的日常工作和生活中，许多事情的进展都受到我们所处的关系网的影响。典型的如求职，在对关系在劳动力市场中的作用进行仿真研究后，有学者发现网络中的关系会对人的职业发展等产生影响。(TroyTassier2001)网上社区同样是一个社会网络。所以，我们假设：可以将一些社会网络研究的成果应用到网上社区构建中，依靠改进网络模型拓扑结构来改善平台性能。需要指出的是，“关系”一词在中国具有更为广泛的含义，而本文基于过去的社会学研究理论的惯例，将英文单词“relationship”译作“关系”，实则在英文文献中，还有“guanxi”一词，特指在中国文化背景下的人际关系，后者的内涵较前者要更为广泛。§1-2小世界现象和小世界网络社会是一个网络，而从网络角度对社会现象进行分析和研究，就成为一种有益的思路。小世界现象就是在这种思路下的一个重要发现。1967年，美国社会学家StanleyMilgram进行了著名的“追踪美国社交网络中的最短路径”。Milgram随机的选择了296名被试人员，并确定了一位在波士顿附近居住的股票经纪人作为参试人员，试验要求被试人员与参试人员素不相识，被试人员被要求通过他们的交际圈向参试人员传递一个信息（一封信），每一步传递是这样进行的：被试人员从他认识的人中找到一个他认为最可能认识参试人员的人，并将信息传递给他，要求他按照类似步骤进行传递接力，最终将信息传递到参试人员那里。试验发现平均的链长度为6。(Milgram1967)这就是著名的“六度分割”或称“小世界现象”，它揭示出：世界上任意两个陌生人之间通过有限的步骤（5～6之间）就可以构成联系，也即俗语所说的“你和总统之间只相隔5次握手”。小世界现象作为一种重要的网络特征，回答了这样一个问题：我们和某个陌生人竟然认识同一个朋友，到底是一个巧合还是某种真理的反映？在进入20世纪90年代以后，随着计算机技术的发展，大规模网络仿真成为可能。这一时期，许多新的网络模型被提出并得到仿真验证。Watts-Strogatz(WS)模型就是其中之一，WS模型是一个演化模型，是一个具备高聚合系数和小世界特性的网络。但是，WS模型特点单一，构建方式缺乏灵活性，投入实际应用的困难大。§1-3网络信任和信