近日，中國電信首席科學家、云計算研究院院長吳杰教授在復雜網(wǎng)絡結構及其在計算機科學中的應用研究領域取得重要成果。由吳杰教授獨立完成的論文《Uncovering Several Useful Structures of Complex Networks in Computer Science Applications》成功入選《Journal of Computer Science and Technology（JCST）》創(chuàng)刊40周年專刊，彰顯了中國電信在國際計算機系統(tǒng)與網(wǎng)絡領域的前沿創(chuàng)新力。該論文系統(tǒng)凝練了吳杰教授35年來在相關領域的研究積累，具有重要的理論價值和應用指導意義。

圖1：時變圖(time-evolving graph)到傳統(tǒng)圖的轉換

圖論的故事始于18世紀，那時著名數(shù)學家歐拉為了解決柯尼斯堡七橋問題，首次提出了這種思想。自那以后，圖論像一顆種子一樣生根發(fā)芽，逐漸擴展到各個領域，從錯綜復雜的生物網(wǎng)絡到四通八達的交通運輸系統(tǒng)，都能看到它的身影。該論文聚焦于復雜網(wǎng)絡在計算機系統(tǒng)與網(wǎng)中的建模與結構分析，針對網(wǎng)絡動態(tài)變化、分布式特性等實際需求，系統(tǒng)總結并提出了三種有效挖掘有用網(wǎng)絡結構的方法：

結構修剪：通過有針對性地刪除冗余節(jié)點和連接，保留網(wǎng)絡的全局關鍵屬性，降低信息傳播和網(wǎng)絡搜索的復雜度，為分布式系統(tǒng)高效運行提供理論基礎。

結構分層：通過為節(jié)點分配層級，揭示網(wǎng)絡中的隱含層次關系，便于實現(xiàn)高效的分布式通信、路由和資源調度，尤其適用于動態(tài)網(wǎng)絡和區(qū)塊鏈等應用場景。

結構重映射：通過將網(wǎng)絡從一種表示或空間映射到另一種，更好地規(guī)避傳統(tǒng)算法中的局部最優(yōu)陷阱，實現(xiàn)復雜環(huán)境下的高效路由和數(shù)據(jù)傳輸。

圖2：共形映射

論文探討了超圖（hypergraph）及其在復雜網(wǎng)絡建模中的重要作用。在許多實際應用中，節(jié)點之間的聯(lián)系不僅僅是成對出現(xiàn)，而是可以由多個節(jié)點共同參與某一互動，形成“超邊”。論文介紹了包括超圖、時變圖等多種表示方式，并指出這些結構對于理解多節(jié)點群體之間的復雜關系、支持超圖學習（hypergraph learning）和超圖神經(jīng)網(wǎng)絡（HGNNs）等新型人工智能方法具有重要意義。

論文還探討了分布式與局部化標記（labeling）和編碼（coding）方法在網(wǎng)絡結構發(fā)現(xiàn)與表達中的應用，指出這些方法與圖神經(jīng)網(wǎng)絡（GNN）在信息傳遞（message passing）方面有異曲同工之妙，但更加輕量、適用于特定結構和實際應用場景。針對動態(tài)和移動環(huán)境下的結構建模和自組織，論文提出了若干具有前瞻性的挑戰(zhàn)與研究方向，為后續(xù)學術與工程實踐奠定了堅實基礎。

作為中國計算機科學技術領域的高水平國際期刊，JCST由中國科學院計算技術研究所與中國計算機學會聯(lián)合主辦，以嚴謹?shù)脑u審和前沿的議題著稱，被SCIE、EI、Scopus等多個國際知名數(shù)據(jù)庫收錄，在系統(tǒng)與網(wǎng)絡領域具有廣泛影響。本次論文入選JCST創(chuàng)刊40周年?？蔑@了中國電信云計算研究院在復雜網(wǎng)絡結構建模、分布式算法與智能網(wǎng)絡基礎設施等交叉領域的創(chuàng)新引領力。