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发布时间：2021-12-15
李明丽
在信息化与智能化时代，可以说每一个人的生活中都充斥着网络的影子。随着互联网、交通网、电力网、物流网等人们赖以生存的网络越来越错综复杂，有些问题却一直回避不掉：这些复杂的网络系统可不可靠？一个小故障会导致整个网络系统崩溃吗？在出现故障时，网络怎样才能保证正常运行？面对这些问题，对复杂网络的抗毁性进行研究显得十分重要和迫切。
北京师范大学自然科学高等研究院复杂系统国际科学中心教授吴俊坚持择一事终一生的态度，长期从事复杂网络与大数据分析研究，深耕复杂网络抗毁性研究近20年，在领域内取得了突出的学术成绩。他正在思考如何将复杂网络抗毁性与普通人的生活结合起来，真正地为社会服务。
持之以恒
“Enjoy Work，Enjoy Life”（享受工作，享受生活）是吴俊团队的微信群名称，从这个名字不难看出这是一个崇尚快乐做科研的团队。吴俊团队所在的复杂系统国际科学中心才成立两年多，中心成员的专业多种多样，有系统科学、管理科学、生物学、数学、物理学、计算机等，是一个不折不扣的交叉学科中心。而这正是吴俊选择北京师范大学珠海校区的一个重要原因，“因为我觉得我的背景、我的研究都比较适合一个学科交叉融合的平台”。
在此之前，吴俊在国防科技大学待了整整18年，从一名在读的研究生成长为教授、博士生导师，从军事院校到地方高校，吴俊研究的重点始终没有离开网络抗毁性。
网络抗毁性是什么？这或许会是大多数人在听到这个名词时的反应，它确实没有那么被人熟知。网络抗毁性研究最早起源于军事领域，早期主要应用于通信网络领域。通俗来说，网络抗毁性指的是网络在节点或边失效后继续维持功能的能力。但实际上，几乎所有的网络都存在抗毁性问题。比如在生态系统里面，物种之间有复杂的关联关系，一个物种的灭绝会给整个生态系统带来怎样的影响，这都属于网络抗毁性研究的范畴。
大多数情况下，人们面对的网络都是“有益的”。比如，通信网络、电力网络、交通网络、物流网络等。对于这些有益的网络，科研人员会通过优化设计、协调控制、防御修复等各种手段来保障它们持续、稳定、有效地运转。但是，很多时候人们面对的网络也可能是“有害的”。最典型的例子就是恐怖组织网络和疾病传播网络。“我们一方面希望能够提升有用网络的抗毁性，另一方面我们还要找到办法瓦解有害网络的抗毁性。”在吴俊的眼中，世界上所有的网络都是他研究的对象，他怀着探索的心情，一点一点挖掘其中的奥秘。
自然连通度是吴俊创新性提出的一种评价网络系统抗毁性的指标。“传统的度量指标计算复杂还不够精确，我就一直想用一种新的指标取代它。”在当时，吴俊有同事是做网络同步性研究的，他们有一个非常好的指标，通过计算网络矩阵特征谱就可以知道网络同步能力的强弱。吴俊深受启发，但是一直不知道如何推广到网络抗毁性上使用，直到2006年的上半年，他去中国科学院计算技术研究所访问学习，了解到了一个新的概念——节点的子图中心性。
子图中心性是衡量节点重要性的一个指标，节点关联的闭途径数目越多，也就是子图中心性越大，该节点在网络中就越重要。吴俊发现子图中心性闭途径的数目可以和网络特征谱关联起来，通过特征谱可以算出节点关联的闭途径数目，那能不能用闭途径数目来衡量网络抗毁性呢？答案是可以，吴俊从复杂网络的内部结构属性出发，通过计算网络中不同长度闭途径数目的加权和刻画网络中替代途径的冗余性。吴俊将其称为“自然连通度”，该指标可以从网络邻接矩阵的特征谱直接导出，在数学形式上表示为一种特殊形式的平均特征根，具有明确的物理意义和简洁的数学形式，能客观刻画复杂网络的抗毁性，目前已经被国内外研究人员广泛使用。
“这个指标我前前后后寻找了至少有3年的时间，去中国科学院计算所也是很偶然的一次机会，没想到就是这样找到了解决的办法。”吴俊认为，正是由于对自然连通度这一新指标的极大兴趣，促使他不断地坚持，随时捕捉新的信息，享受寻找的过程，从而取得新的突破。
除了自然连通度外，吴俊的研究成果还有不少，比如他提出了基于信息伪装的复杂网络抗毁性增强方法，传统提高网络抗毁性的方法是从结构入手，增加网络系统中边或者点，但吴俊从信息的角度，对关键节点进行伪装，让关键节点不易被发现，从而提升网络抗毁性。
又比如将链路预测方法引入不完全信息条件下复杂网络的最优瓦解问题，揭示了链路预测的“漫画效应”。吴俊发现当网络部分链接信息丢失后，通过链路预测可以有效提高网络瓦解效果，而且当丢失信息比例不高时，基于链路预测的瓦解效果甚至比完全信息条件下的瓦解效果还要好。
2002年，吴俊在国防科技大学攻读硕士学位时，复杂网络抗毁性研究才刚刚兴起，那时很多人看好复杂网络抗毁性，但是慢慢地很多人都不再坚持研究这个方向，但吴俊一直坚持着。近20年的研究经历告诉他，做研究最忌讳“打一枪换一个地方”，“如果我是这样的话，根本不可能做出这么多的成果”，正是因为过去20年一直沿着一个方向，从测度到优化再到瓦解，一步一个脚印，吸收其他领域的新鲜思路，才有了如今的硕果累累。
寓教于乐
2020年，北京师范大学在珠海校区新增设立了系统科学与工程本科专业，这在吴俊看来是具有历史意义的大事。吴俊介绍说，从全国范围内来看，北京师范大学是系统科学领域比较领先的学校，但是相关领域的本科生培养一直比较欠缺。而去年北京师范大学珠海校区理科实验班招收了18名系统科学与工程的本科生，这意味着他们将从本科开始培养具有复杂性思维的系统科学人才。为此，北京师范大学珠海校区配备了非常强大的师资力量，实行本科新生一对一导师制，每一个学生都有导师引导讲解前沿的科研工作，让他们尽早接触系统科学的最新知识。
吴俊也非常重视人才培养，但他给出的方法却有些与众不同。他把网络设计、网络瓦解、网络对抗做成了3款游戏，在微信小程序上就能玩，分别是：“系者生存”、“斩首行动”和“网弈大师”。这三款游戏都是锻炼系统思维、博弈思维的科学策略游戏。“我们通过游戏的形式去培养人才，让学生快速地了解网络抗毁性是什么，在游戏的过程中学习知识。”吴俊认为，科学研究一定是非常有趣的事情，他希望学生能通过这些游戏更好地体验科学的乐趣。
“我知道很多人觉得探索科学的路很艰辛，要风雨之后才能见到彩虹，我不认同这样的观点，我觉得科学研究的过程，它本身就是一个很快乐的事情。”这样的理念让吴俊希望他团队里的所有学生和老师都能抱着快乐的态度去面对科研上的所有事情。“我做了这么多年研究，有了这么多成果，我觉得应该和更多的人分享，所以做游戏不仅是让学生去学习，还能让科研以外的人去了解网络抗毁性。”
服务社会
“学以致用、研以致用”是吴俊一直以来坚持的工作理念，除了开发科学小游戏，吴俊还将团队在群体决策领域的研究成果做成软件工具，面向大众免费使用。“‘灼品评审’是一款面向大众的专业群体决策工具，它不仅可以投票还支持表决、评分和排名，可以在评审、评价、评选、评比、评估、选拔、选举、竞赛、测评、考评、考核、答辩等各类场景中使用。它运用的是我们团队自主创新的鲁棒集结算法，可以有效消除恶意评价、消极评价、不完全评价等异常数据的影响。”这是吴俊2020年来到北京师范大学珠海校区后做的事情，让不懂科研的人也能用到他们的模型和算法。“我发表的那些论文，如果没有相应的工具，那就只是论文，只有把论文做成工具，才能真正让更多的人使用。”
而身处于大湾区腹地——珠海，更是让吴俊瞄准了数字经济领域。“因为珠海在大湾区，它有很广阔的应用场景，我们就把网络抗毁性应用到了数字经济领域的一些关键场景上。”在今天，想要了解一家餐厅好不好吃、一部电影好不好看，人们都会习惯性地打开点评App，去了解别人的意见。很显然在数字经济时代，群体智慧是很重要的，但是这里面也有一个很突出的问题：这些意见可靠吗？大量刷单和恶意差评的出现让在线点评系统失去了最初设计的初衷，为此吴俊将网络抗毁性的思想引入到点评系统，对那些异常的评论数据进行处理。
“我们现在正在开发一个全新的在线点评系统，把网络抗毁性的相关模型和方法，应用到数字经济时代的在线点评系统，排除异常数据的干扰，使用户的体验更好，真正地为更多的大众服务。”除了在线点评系统以外，吴俊还把网络抗毁性的相关模型和算法，扩展到了文玩艺术品的拍卖上。他和团队推出的“估拍”新概念拍卖平台将有效遏制传统拍卖中“托儿”的出现，确保交易的公平、公正，维护消费者的利益，为破解非标准商品交易难题提供新的思路和途径。
追求意义
在吴俊的经历里，那些在国防科技大学的时光留下了浓墨重彩的一笔。“我之前求学工作的大部分时间都是在国防科技大学度过的，这个学校最大的特点就是所有的人心中都有明确的目标：我是为什么服务的，要解决什么问题？我在国防科大求学工作这么多年来的最大收获，就是做任何事情，都要想到能解决什么需求，能作哪些贡献。”吴俊很清楚地认识到，哪怕研究的东西没有经济效益，哪怕不能发表论文，但只要它是有意义的，它是能够作贡献的，是可以为国家和社会服务的，那就可以坚持做下去。
而在英国帝国理工大学的求学经历，则告诉了吴俊要想长久地坚持一个方向，需要选择一些有意思的事情。“你研究的事情，比如你写出来的论文或者你做的实验，你都觉得不好玩，不能感动自己的话，那么你做的研究，你写的论文一定是没人看的，一定是没有用的，一定是没有什么意义的。”
这些在求学过程中的收获，至今仍在影响着吴俊。他现在所做的研究都是他觉得有意思、有意义的研究，即使他可能10年都没有在领域内发表过一篇论文，但是他仍旧会坚持研究下去。“就像我们前面说的自然连通度一样，这个东西我觉得特别有意思、特别有价值，所以说虽然那么多年我没有找到答案，但是我没有放弃，我觉得我肯定可以把它研究出来。”吴俊的表情带了些笑意，眼神坚定地说。
如今来到北京师范大学珠海校区快两年的吴俊，迎来了更加开放包容的环境，他又有了新的感悟。“团队的大家长狄增如教授非常开放包容，你想研究什么，他都会很鼓励，想方设法地给你提供意见，不会给你束缚，不会给你干扰，所以我在团队里都是很开心、很快乐的一个状态，大家一起快乐地做研究，非常放松。”
虽然吴俊推崇“享受过程、快乐科研”的理念，但他的研究却从来不马虎，不放过一丝一毫的偏差，追求极致的严谨。未来，吴俊希望能将网络抗毁性研究与社会需求深度融合，探寻研究更多的可能性，开发相应的实用工具，让网络抗毁性更好地与普通人的生活结合在一起，解决更多的实际问题，在万物互联的网络时代，大展身手，开创一片新天地。
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