浅析非单一性计算机网络中的相变与整体关联行的论文
摘 要：随着计算机的不断发展，网络越来越受到用户的喜欢，成为人们生产生活中不可缺少的一部分。然而随着网络规模的不断扩大，网络系统的运行中也出现了一些问题，大多数的人们对于这些问题缺乏了解，因此不能很好的处理。一些人在利用相变的理论来解释计算机网络中幂律现象的过程中，只是单一的从相变理论出发，而忽略了网络之中节点的相互关联情况，缺乏整体性的思考模式，使计算机网络的发展进入了一个误区。本文从相变理论出发，系统的阐述了相变理论的内涵和整体关联的特点，并就其中的问题做出了相应的阐述。
关键词：计算机网络；相变理论；整体关联行为；非单一性
目前，计算机网络系统已经发展成为一个非线性的复杂系统，正在向大规模，高性能的网络化发展，在这个系统中，牵一发而动全身，每个关联点之间都有着紧密的联系。加强对这些整体关联的把握，了解计算机网络动态演变，已经成为计算机科学界发展的必然。在这个领域有所突破后，人们将会对计算机网络的变化方式更加的了解，从而更加充分的使用网络资源，使网络化更便利，为以后的生产生活提供便利。
1.计算机网络相变现象
计算机网络的相变现象，最早被发现于20世纪90年代初期，其中信息流的自相似现象便是最早的研究。这种自相似现象指的是局域网传输的信息在到达时间上具有某种相似性，长相关性及突发性。一般网络相变的研究方法有以下两种，一是利用现实的计算机网络进行实验，并且求的实验结果，另一种是通过抽象的建模，利用模型进行实验求的结果，第一种虽然逼真，但是无法对实际网络的参数进行相应的控制，第二种则可以较好的控制网络参数，便于取得实验结果。
通过这些研究，证实网络中的非拥塞相和拥塞相之间有相应的相变现象，网络中相变和幂律也有着复杂的关系。网络中的相变属于连续相变，其中有临界行为相伴随，将临界点看做一个管道的接口处，在它的一侧网络信息是顺畅的，处于非拥塞相的状态，数据信息可以顺利的通过，而在对应的一侧，为拥塞相，一些数据可能由于拥挤无法被传送，使得系统真实性降低，网络的整体性能下降。事实上，网络中相变现象最主要的原因是路由器之间拥塞的传播以及临界点数据波动的1/f特性。相变行为的层次决定于缓冲单元的数量，数量越多，层次越高。如果是整个系统，那么相变行为层次达到最高，其变化也是最为丰富，对于网络的研究也有着更大的帮助。
2.计算机网络中相变产生的问题
在计算机网络研究中，人们取得了一定的成果，给网络资源的运用带来了一定的便利，但是同时也应该看到，其中还有存在着很多的问题，这些问题主要包括以下几个方面：
（1） 相变研究的方法比较单一
在当今的相变现象研究中，上述阐述中提到了两种方法，最常用的是第二种方法。相对来说，网络相变研究所使用的方法还是比较单一。这种方法主要是在实际网络的基础上，假设出一个简单的模型，通过对这个模型的实验分析，得到相应的数据。优点是可以迅速快捷的得到实验的需要数据，从而得出实验结果，但是缺点是在由于是建立在模型上，数据虽然有很强的参考性，但是不能完全真实的反应网络的所有特征，而实际网络中拓扑结构也存在着不规则和意外的特性，会产生一定的误差，因此真实性略有不足。
（2） 没有一个完善的网络环境
目前我国的计算机网络环境还有欠缺，服务质量不能很好的保证，业务量比较单一，不能适应现代不同等级服务的要求，网络管理控制的方向还停留在落后的意识里，不能转移到网络本身的提高上，如何采用新的节点策略和网络结构一直是未解的难题。这些因素的存在都给我过计算机网络相变的发展研究带来了一定的不便。只有不断的改变和完善，将网络环境提升到一个较高的水平，才能不断适应全球化和商业化的模式要求，从而为网络相变提供良好的基础，为国家网络的发展奠定基础。
（3） 缺乏专业的技术性人才
随着时代的发展，科技越来越迅猛的表现出更新快的特点，而科技的发展离不开人才的发展。计算机网络相变现象作为最近才兴起的新兴行业，对人才有着巨大的要求。我国由于起步晚，研究时间短，因此不可能出现大量的专业人才，无法满足研究的要求。同时很多网络方面的人才对计算机网络相变现象重视程度不够，不会将研究的中心放在相变上面来，也在一定的程度上加剧了人才缺失的现象。同时国家对于计算机网络的相变重视程度也不够，未能给相变研究提供一个完善的平台。虽然现在在这方面的研究有国家的相应参与，但是参与的程度不够，不能结成一个完善的产业链条，为国家发展做出其应有的贡献。首先国家缺乏一个相对专业的教育队伍，很多人才不能通过专业的教育获得相应的知识；其次人才培养的措施不到位，大多数人才都是等到需要的时候才进行学习，没有长时间的知识积淀；最后研究机构不能根据需要设立，部分设立的研究机构也是缺乏经费，物资等，不能很好的发挥其作用。只有国家在政策层面给予相应的重视，我国的计算机网络相变研究才能很好的发展下去。
3.解决计算机网络相变与整体关联行为的办法
对于计算机网络中相变和整体关联行为之间关系的研究，要注意方法，在整体的层面上要把握，同时在细节上也要注意，主要的方法有以下个方面：
（1） 不断拓展研究方法
迄今为止的研究方法中，，模型中使用的协议一直止步于相对简单的无连接UDP协议，而且在传输数据上做了相应的简化过程，这远远不能满足网络相变的发展需要，因此，在以后的研究工作中，我们应该集中主要的力量来突破链接的TCP协议上，在此基础上通过节点路由器选择更实用的模型。计算机领域的研究和其他领域的研究很多都会有一定的相通之处，我们在研究的时候要调动我们的思维，不断的发掘出有力的方法，例如，统计物理学中，广泛使用宏观序参数和临界指数来研究相变现象。这些都是以后要特别注意的重点。同时研究实用性的模型除了上述办法外，还可以继续完善和发展拓扑结构，采用二维或者三维的结构，摆脱之前单一使用二维的特点，或者将研究重心转移到细胞自动机新的动态演变上来，模拟更加真实的动态网络，从而达到增强研究效果的目的。
而在研究计算机相变的过程中，也不能放弃自组织临界的研究，因为两者之间存在着密切的关系。所谓自组织临界，是用来阐述单元之间相互作用的复杂系统行为特征，这种单元数量大，并且是短程相互作用。这种研究和高速公路的交通流量研究非常的类似，通过注意节点的`分布，得出功率谱密度，来发现1/f噪声的特点，通过节点的排队长度，了解拥塞的状况，而排队长度在时间和空间上均是呈现幂律，从而对自相似也做出了合理的解释。通过对数据包的注意，来了解整体关联行为。之前的数据包流可能不存在相互关联性，但是在节点的调制后，这些数据包可能会出现长程相关的特性，这点和交通流很像，通过对比可以很好的理解和认识。
（2） 提高人才的专业素养，不断挖掘相变和整体关联行为的特点
计算机网络的研究人员，要不断在网络相变的研究中投入精力，不断学习，同时在实际的操作过程中，不断的进行总结归纳，摸索出新的研究方向和研究方法，不断完善相变的研究模型。同时在学习的过程中，要多进行交流，特别是和国外相通行业人士的交流。国家在这方面要为这些人才创造专门的机会，通过一些政治的手段来给他们制造交流的机会，保证他们能够学到应有的知识。而在国内国家要制定出完善的人才培养机制，制定人才培养方案，争取在短时间内给国家培养出一批高素质的优秀人才。国家也要建立完善的实验基地，配备精良的实验仪器和舒适的研究环境，留住人才，给予他们更多的发展机会，为网络相变和整体关联行为提供人力、财力、物力的支持。
（3） 不断完善和提高网络环境
网络环境的好坏对于网络相变和整体关联行为的好坏有着直接的影响。我国应该努力完善网络环境，不断改进传统的服务质量，应该致力于在网络上开展多种业务，针对不同的服务等级制定出不同的服务机理，为这些网络要求进行服务。同时应该摒弃依靠客户和合作来控制拥塞的行为，尽快的转移到网络本身发展上来。目前对于这种改变，没有一个固定的方向，这就要求国家投入大量的精力，争取将系统、自组织有序化、协同发展，将各个方面的知识应用于网络。在这个过程中，跨学科借鉴是个很好的方法，通过这种方法可以很好的解决一些问题，例如网络拥塞的现象，总之，利用一切可以利用的力量，为网络发展做出贡献。
4.结语
计算机网络相变的发展和整体关联行为的研究是一块开阔的视野区域，挑战和机遇并存，我们要坚信，在科学的发展下，信息科学和非线性科学总将会很好的融合，成为21世纪科技发展的必然趋势，在这一趋势下，人类会对自身智能和生命现象认识的更加透彻，达到前所未有的升华。
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