推荐2016年度国家自然科学奖公示

推荐2016年度国家自然科学奖公示企业家宣言
项目名称复杂动态网络的同步、控制与识别理论与方法
推荐单位:中国科学院
主要完成人:吕金虎(中国科学院数学与系统科学研究院),虞文武(东南大学),陈关荣(香港城市大学),陆君安(武汉大学),周进(武汉大学)
三、项目简介
当今世界是网络的世界,复杂动态网络在各种重大工程系统中发挥了核心关键作用。中国北斗地基增强系统的瓶颈之一是要解决复杂动态网络的构网问题。2015年,美国国防部将基于社交网络的人类行为计算模型研究列入六大颠覆性基础研究领域之一。这些都说明复杂动态网络的同步、控制与识别已成为具有共性的重大科学问题,迫切需要发展新理论与新方法。
项目组1998年开始关注复杂动态网络这一新领域,是国内外最早系统从事复杂动态网络研究的小组之一。师生三代人经过18年协同攻关,不仅在复杂动态网络的同步、控制与识别的几个瓶颈问题上取得了关键性突破,而且服务于国家重大战略需求。主要创新点包括:
1)突破传统静态网络同步的根本局限性,首次揭示了一类典型时变复杂动态网络同步的普适性规律,证明了时变复杂网络的同步本质上由该网络的内耦合矩阵和外耦合矩阵的特征根及其特征向量所决定。代表性论文1是时变复杂动态网络同步的最早文献之一,被D. Li院士在IEEE TCAS-II上称为several important milestones之一。
2)克服由于网络规模大导致的耦合矩阵特征值摄动的本质困难,解决了复杂动态网络牵制控制中的核心关键科学问题,给出了一类典型复杂动态网络的耦合强度、牵制节点数与控制增益之间的定量关系。
3) 突破单节点获取网络全局信息的关键瓶颈,创造性地将分布式演化规律引入复杂动态网络的结构调控上,给出了一类不确定性复杂动态网络自适应同步与参数识别的基本准则,揭示了网络结构识别的内在机理。
4) 复杂动态网络的同步、控制与识别实现了理论与应用的结合,与武汉大学国家卫星定位系统工程技术研究中心合作服务于国家重大战略需求,为北斗地基增强系统的厘米级服务的构网法则、可靠性和完备性提供了关键理论支撑。
20篇主要论文大部分发表在IEEE SIAM会刊及Automatica等本学科著名期刊,SCI他引2852,其中15ESI高被引论文(Top 1%)8篇代表性论文SCI他引1739全部为ESI高被引论文,其中5SCI他引超20020篇主要论文被58个国家或地区的学者(A.L. Barabasi杜润生逝世T. VicsekJ. Kurths40位院士或Fellow)NatureNature子刊等引用,其中控制理论著名期刊陈铁新IEEE TACAutomaticaSIAM JCO引用180及其他IEEE会刊405次Science编辑A. Cho特邀项目成员对Nature封面论文做专题评述。获中国百篇最具影响国际学术论文奖、亚洲控制会议最佳论文奖、中国物理学会最有影响论文一等奖等。项目成员过去18年应邀做大会或特邀报告100余次。孙女雇人为爷爷扫墓3名成员20142015入选汤森路透全球高被引科学家”(中国学者134人和148)
第一完成人因在复杂网络领域的贡献当选IEEE Fellow(2012)并获何梁何利科学与技术进步奖(2015)中国工程院光华工程科技奖(2012)中科院青年科学家奖(2014),任IEEE CASSIEEE Fellow评委会委员IEEE工业电子年会大会主席6IEEE会刊编委。陈关荣获法国勒阿弗尔大学荣誉博士(2014),当选欧洲科学院院士(2014)和发展中国家科学院院士(2015)获国家杰青(结题优秀)和优基金各1项,培养全国优博及提名各2篇、湖北省优博3篇。部分成果获湖北省自然科学一等奖(2013)和江苏省科学技术一等奖(2010)

客观评价
8篇代表性论文SCI他引1739全部为ESI高被引论文(Top 1%),其中7SCI他引超100,5篇SCI他引超200次,单篇SCI最高他引385
20篇主要论文SCI他引285215ESI高被引论文
20篇主要论文被58个国家或地区的学者(A.L. BarabasiT. VicsekJ. Kurths40多位院士或Fellow)NatureNature Communication、Nature Physics、IEEE会刊等引用,其中控制理论著名期刊IEEE TACAutomaticaSIAM JCO引用180次及其他IEEE会刊405次。【详见图片附件1
陈关荣院士Science杂志编辑A. Cho的邀请对Nature封面论文(2011, 473:167- 173)做专题评述
相关部分成果获湖北省自然科学一等奖复合添加剂(2013)江苏省科学技术一等奖(2010)中国百篇
最具影响国际学术论文奖、亚洲控制会议最佳论文奖、中国物理学会最有影响论文一等奖、IEEE ICNSC最佳学生论文奖、全国优博提名奖2篇、湖北省优博3
3项目成员入选20142015汤森路透全球高被引科学家”(中国学者分别134人和148)。项目成员当选欧洲科学院院士(2014)和发展中国家科学院院士(2015),获法国勒阿弗尔大学荣誉博士(2014)何梁何利科学与技术进步奖(2015)国家杰出青年科学基金(结题优秀)和优年科学基金各1
理论成果服务国家重大战略需求和国际公益事业。代表性评价如下:
1) 201211月,吕金虎研究员当选IEEE FellowIEEE的颁奖词为“for contributions to complex networks and nonlinear circuits and systems (由于复杂网络和非线性电路与系统方面的贡献)”。【详见图片附件5
第一完成人2013年首次应邀担任IEEE电路与系统学会IEEE Fellow评审委员会委员中国大陆首位担任该重要学术职位的学者);担任IEEE工业电子年会大会主席(IECON 2017, 43年来中国首次)担任6IEEE会刊IEEE TCAS-I, TCAS-II, TIE, TII, TNN, TBioCASAssociate Editor。【详见图片附件12-15
2) 中国工程院李德毅院士在权威期刊IEEE Trans. Circuits Syst. II的评价:
“There are several important milestones in the development of synchronization of complex networks, including synchronization of time-varying networks [3] … (复杂网络同步的发展历程中有几个重要的里程碑,包括时变网络同步 [文献3代表性论文1])”【详见代表引文1
3) IEEE FellowIFAC Fellow、美国德克萨斯大学阿灵顿分校F. L. Lewis教授Automatica (JCR一区期刊) 的评价:
“A method for adaptive tuning of coupling gains was presented in Yu et al. (2009) (虞等在[2009代表性论文3]中提出了一种耦合增益自适应调整方法).”【详见代表引文6
4) IEEE FellowIFAC FellowAAAS FellowIEEE TCST正来学堂主编美国加州大学圣塔芭芭拉分校F.J. Doyle III教授Automatica的评价:
“Using Lyapunov analysis, the authors in Zhou, Lu, and Lü (2008) derived pinning controllers to globally synchronize a network (应用Lyapunov分析的方法,周、陆和吕[200
8,代表性论文4])导出一个网络实现全局同步的牵制控制器).”【详见代表引文7
5) IEEE Fellow美国麻省理工学院G. C. Verghese教授IEEE Trans. Circuits Syst. I (JCR一区期刊)的评价:
“The authors of [20] study the ability of a small-world network to synchronize, as well as its robustness under attacks ([文献20代表性论文5]的作者研究了小世界网络的同步能力,以及上述网络面临攻击的鲁棒性).”【详见代表引文3
6) IEEE Fellow、台湾清华大学B.-S. Chen教授BMC Syst. Bio. (JCR一区期刊)的评价:
“In [23, 24], the concepts of sensitive edge and robust edge are used to analyze the robustness and fragility of synchronization. Then the authors want to increase the robustness of synchronization by its associated feedback loops to protect against attacks to the complex networks. Further, the robust synchronization designs of complex time-delayed networks are also discussed in [25, 26] to increase the robustness of synchronization to tolerate time-delays and protect against attacks to the networks ([
23代表性论文1, 文献24代表性论文5]中,敏感边和鲁棒边的概念被用于分析同步的脆弱性和鲁棒性作者希望通过系统的附属反馈回路保护复杂网络免受袭击从而增加同步的鲁棒性[文献25代表性论文7, 文献26:主要论文目录(TCAS-II,2008)]中讨论了复杂时延网络的鲁棒同步设计被用于增加同步鲁棒性从而容忍时延和保护网络免受攻击).”【详见代表引文8

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标签:网络   动态   控制   系统   耦合   理论
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