关系网格_一种基于小世界模型的社会关系网络

收稿日期:2005205211;修返日期:2005206224基金项目:国家自然科学基金重大研究计划重点项目(90412012);国家“973”计划资助项目(G1999032707)关系网格:一种基于小世界模型的社会关系网络3陈绍宇,宋佳兴,刘卫东,王　诚(清华大学计算机科学与技术系,北京100084)摘　要:提出了一种在网络环境下基于真实社会关系构建的社会关系网络———关系网格。

关系网格与现实的社会关系网络是同构的,因此满足小世界模型并具有内部成员短链连接的性质。

关系网格模型具有纯分布、可扩展、自适应、自组织的特点,具有较高的理论价值和广阔的应用前景。

一方面关系网格本身提供了一种全新的表示、建立和获取社会关系的方式;另一方面关系网格可以作为构筑网络社区、社会组织等的基础平台。

关键词:网格;社会关系网络;小世界中图法分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:100123695(2006)0520194204Relati on Grid:S mall 2World 2based Social Relati onshi p Net w orkCHE N Shao 2yu,S ONG J ia 2xing,L I U W ei 2dong,WANG Cheng(D ept .of Co m puter Science &Technology,Tsinghua U niversity,B eijing 100084,China )Abstract:Pr oposed a s ocial net w ork model built on real s ocial relati onshi p s,referred as Relati on Grid .Relati on grid is is o 2mor phic t o the actual s ocial net w ork,s o it satisfies the s mall 2world modelwith me mbers short chain connected .The model p r o 2posed is pure distributed,scalable,self 2adap tive and self 2organized .The app licati on pers pective of relati on grid is encoura 2ging .It not only p r ovides a brand ne w way t o p resent,establish and acquire s ocial relati onshi p s,but als o can be the underly 2ing backgr ound of on 2line communities or organizati ons .Key words:Grid;Social Net w ork;S mall 2World 近年来,网络环境下社会关系模型的研究逐渐成为学术界关注的焦点。

这些研究主要分为两类:一类是社会网络分析[3](Social Net w ork Analysis ),旨在通过分析群体、组织、虚拟社区等其内部成员之间的关系和交互,发现他们的组织特点、行为方式、个性特征等,从而更好地支持这些群体和组织成员间的信息共享、行为交互与协作[4];另一类是利用社会网络的概念和内部成员短链连接的性质,将其应用到现有的其他非社会网络系统中,从而提高这些系统的性能、可扩展性和可用性[5]。

除此之外,关于社会网络本身结构、操作、表示方式等的研究也备受关注。

现有的研究偏重于利用社会网络分析方法或社会网络的概念来改进现存的系统,然而却忽略了社会关系网络本身的价值。

在现实社会中,社会的主体“人”通过社会关系连接在一起构成社会关系网络。

如果存在一种机制能够让人们通过计算机网络建立和获取社会关系,并利用这些社会关系协助人们完成社会活动,那将极大地改进人与人之间的信息共享、行为交互和协作方式。

遗憾的是,目前尚无任何一种用于表示、建立和获取真实社会关系并支持基于这些社会关系进行共享与协作的机制。

网格[2]是一个新兴的热点概念,它希望通过整合广域分布的、异构的、自治的计算和存储等资源,提供透明的、非平凡的服务。

本文借鉴了网格的概念,首次提出了一种基于小世界现象的社会关系网络模型,用于表示、建立和获取真实的社会关系,并支持其节点在此基础上的共享与协作。

我们称这个社会关系网络模型为“关系网格”。

关系网格由节点和关系组成,节点(代表现实社会的人)通过关系(代表现实社会的社会关系)连接在一起组成一个关系网络。

因此,关系网格和社会关系网络本质上是同构的。

本文提出的关系网格模型具有纯分布、可扩展、自适应、自组织的特点,具有较高的理论价值和广阔的应用前景。

1　关系网格概述关系网格的结构如图1所示。

关系网格从结构上来说是一种以“主体(节点)”为顶点和“关系”为边的带权有向图。

我们用G =(V,E,a )三元组来表示关系网格,其中V (G )是顶点集合,E (G )是边的集合。

a 为边集E (G )到(0,1]的映射,即Πr ∈E (G ),称a (r )为边r 的权。

构成关系网格的元素如下:(1)节点(Node )。

节点即G 中的顶点,节点v ∈V (G ),所有关系都是建立在两个节点之间的二元关系。

节点可以包含节点元数据(Node Metadata )用于描述节点本身的属性。

(2)关系(Relati on )。

关系即G 中的边,关系r ∈E (G )。

关系建立在任意两个节点之间,表示它们之间的联系。

a (r )为边r 的权,简记为a 。

这里我们称a 为关系r 的相关度,它表示两个节点关系的紧密程度,0<a ≤1。

关系分为对等关系(Sy mmetrical Relati on )和非对等关系(A sy mmetrical Relati on )两种。

下面再介绍两个概念:(1)关系路径(Relati on Path )。

连接两个节点之间的有向路P,称为两个节点之间的关系路径,P =v 0r 0v 1r 1…v l -1r l -1v l 。

关系路径可以是抽象概念,不与具体的节点相关,即P =<r 0,r 1,…,r l -1>,称l 为关系路径长度。

如图1所示,节点K 到节点I 的一条关系路径为Kr 2D r 1A r 1C r 2I,或<r 2,r 1,r 1,r 2>,其路径长度为4。

(2)累积相关度(路径相关度)。

将一条关系路径上每个关系的相关度依次相乘,即得到这条关系路径的累积相关度或路径相关度,简记为PCF 。

设关系路径P =<r 0,r 1,…,r l -1>,a (r i )=a i ,i =0,1,…,l -1则累积相关度A =∏l -1i =0a i 。

如图1所示,节点K 到节点I 的路径<r 2,r 1,r 1,r 2>其累积相关度为A =a 2a 1a 1a 2。

2　关系网格的操作为了描述和说明关系网格的各种操作,这里引入关系网格处理语言(Relati on Grid Mani pulati on Language,RG ML )。

关系网格处理语言的形式与语法跟关系数据库查询语言S QL 有着诸多类似之处。

211　关系网格定义操作关系网格定义操作主要用于定义、维护关系网格本身的组成元素和结构,包括对节点、节点元数据和关系的增加、删除、修改操作。

关系网格节点由一个全局唯一的I D 来标志,所有的节点都属于Nodes 集合。

节点元数据由(metadata .id,meta 2data .value )键值对组成,每个节点可以拥有任意组元数据。

每个关系拥有两个属性,分别是relati ons .id,即关系标志符,它唯一地标志了一个关系的名称和意义;relati ons .fact or 关系相关度(权重),表示关系的紧密程度。

下面举例说明关系网格的定义操作:(1)增加节点I N SERT I N T O nodes SET id ="node I D "(2)修改节点UP DATE nodes SET id ="ne wNode I D "WHERE id ="oldNode I D "(3)删除节点元数据DELETE FROM metadata WHERE nodes .id ="node I D "AND metadata .id ="meta Data I D "(4)修改非对等关系UP DATE relati ons SET id ="relati on I D ",fact or =relati onFact or FROM nodes .id ="node I D "T O nodes .id ="other Node I D "212　关系网格查询操作关系网格的查询操作形式非常灵活,除了最基本的查询节点、节点元数据信息之外,还可以包括累积相关度查询、关系路径查询、嵌套查询等。

下面举例说明基本查询操作:(1)节点查询SELECT 3FROM nodesWHERE nodes .id ="node I D "(2)节点元数据查询SELECT value FROM metadata WHERE nodes .id ="node I D "AND metadata .id ="meta Data I D "高级查询操作:(1)节点累积相关度查询SELECT 3FROM nodesWHERE relati onFact or >s omefact or (2)节点关系路径查询SELECT 3FROM nodes WHERE relati onPath ={relati on1,rela 2ti on2,relati on3,...}(3)嵌套查询SELECT metadata .value FROMSELECT 3FROM metadata WHERE relati onPath ={relati on1,rela 2ti on2,relati on3,...}WHERE metadata .id ="meta Data I D "213　关系网格交互操作关系网格交互操作属于关系网格的扩展操作,其主要目的是实现关系网格节点之间的信息共享和交互。