申报教育部自然科学奖一等奖公示内容
项目名称：复杂网络在突变因素下的趋同行为研究
提名单位：1、重庆市教育委员会， 2、浙江省教育厅，3、江苏省教育厅
项目简介：本项目属于信息科学、系统科学和数学等领域交叉的网络科学前沿研究。随着各类复杂网络规模的不断扩大和应用的不断深入，探索其动力学演化行为特别是网络中各个子系统的状态趋同行为（同步）的重要性变得不言而喻。由于网络系统不可避免地受到诸多不确定突变因素的影响，研究复杂网络的同步并有效地估计同步实现时间的最大值极具挑战性，其结果对于复杂网络在相关学科和工程中的应用非常重要。因此，本项目组对复杂网络在突变因素下的趋同行为进行了系统地研究，在若干基础理论问题和方法上取得突破性进展。
主要科学发现：
1.提出了突变因素下复杂网络的有限时间、固定时间趋同控制策略。针对复杂网络在T-S模糊、脉冲和Markov切换等不确定突变因素影响下同步时间很难确定的问题，创造性地提出了连续与不连续的非抖振控制策略，不仅克服了传统的抖振控制方法的缺陷，而且唯一确定同步时间，为工程应用提供了极大的方便。
2.揭示了脉冲干扰下的布尔网络的趋同规律。首次利用矩阵的半张量积方法给出了布尔网络在遭受外界瞬时突变影响时趋同的充要条件，同时利用主从脉冲布尔网络的结构矩阵获得了判定该类网络能否达到趋同的一些简洁充分条件。
3.提出了独特的鲁棒分析方法和控制技术实现忆阻型神经网络的趋同行为。首次定性和定量地揭示了系统不同的初值对耦合忆阻型神经网络实现趋同的重要影响，指出了系统参数突变和不可预测的根本原因，从理论分析和数值模拟两个方面证明了传统的状态反馈不能实现耦合忆阻型神经网络趋同行为的内在机理。提出了独特的鲁棒分析方法，建立简单可行的控制技术实现这类系统的渐近同步甚至有限时间同步。
此项目的5篇代表性论文含 IEEE 汇刊4篇(IEEE Transactions on Automatic Control2篇，IEEE Transactions on Cybernetics 1篇，IEEE Transactions on Fuzzy Systems 1篇)，其中有3篇论文为ESI前1%高被引论文，2篇论文分别获重庆市首届和第二届自然科学优秀学术论文。5篇代表性论文被中国工程院院士、欧洲科学院院士、英国测控研究员院士、韩国科学技术院院士、IEEE Fellow以及国内长江学者、国家杰青和地区专家的高度评价、转述和推广。项目组四位成员均入选为科睿唯安 “全球高被引学者”。第一完成人是重庆师范大学首批博望学者特聘教授（全校共5人）；第二完成人是全国创新争先奖获得者，入选欧洲科学院院士，欧洲科学与艺术院院士，国际系统与控制科学院院士，IEEE Fellow；第四完成人为德国洪堡学者。同时，四位完成人应邀担任 IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems、IEEE Transactions on Cybernetics、Neural Processing Letters 和 Neural Computing and Applications (Springer)等刊物的编委。
主要完成人情况
姓 名
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杨鑫松
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性 别
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男
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排名
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1
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国籍
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中国
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技术职称
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教授
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工作单位
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重庆师范大学
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完成单位
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重庆师范大学
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对本项目重要科学发现的贡献
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项目整体研究思路的提出者和制定者，对重要科学发现一、三都有突出贡献，是代表论文1、2、5的第一作者与通讯作者。率先实现了在外界突变因素影响下的复杂网络有限时间、固定时间趋同，定性、定量地揭示了初值导致耦合忆阻型神经网络的参数不匹配机理，并且这种不匹配是不可预测的、无界的，同时解决了时延影响下的耦合忆阻型神经网络的渐近、有限时间趋同问题。代表论文1、2、5的选题、数学证明和撰写由本人完成。
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姓 名
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曹进德
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性 别
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男
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排名
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2
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国籍
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中国
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技术职称
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正高
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工作单位
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东南大学
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完成单位
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东南大学
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对本项目重要科学发现的贡献
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对重要科学发现二有重要贡献，是代表论文4的合作作者。主要利用矩阵的半张量积方法揭示了脉冲布尔网络可等价转化为代数形式的脉冲系统，并给出判定脉冲布尔网络从同步的充要条件。本人为代表论文4提供部分研究思路。
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姓 名
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刘洋
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性 别
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男
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排名
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3
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国籍
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中国
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技术职称
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教授
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工作单位
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浙江师范大学
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完成单位
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浙江师范大学
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对本项目重要科学发现的贡献
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对重要科学发现一有重要贡献，是代表论文3的第一作者和通讯作者。针对一般非线性系统稳定性问题，创新性地提出了一类基于T-S模糊的脉冲控制方案，利用比较原理获得了保守型较低的脉冲系统稳定的充分条件，所估计出的脉冲间隔区间上限更大，较大幅度降低控制成本。本人主要完成代表论文3的选题、数学证明和撰写。
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姓 名
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卢剑权
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性 别
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男
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排名
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4
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国籍
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中国
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技术职称
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教授
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工作单位
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东南大学
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完成单位
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东南大学
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对本项目重要科学发现的贡献
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项目主要负责人之一，对重要科学发现一、二都有重要贡献，是代表论文4的通讯作者、代表论文3的合作作者。主要利用矩阵的半张量积方法揭示了脉冲布尔网络可等价转化为代数形式的脉冲系统，并给出判定脉冲布尔网络从同步的充要条件。代表论文4的选题和证明关键技巧由本人完成，同时为代表论文3提供部分思路。
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主要完成单位：1、重庆师范大学 2、浙江师范大学3、东南大学
代表性论文（专著）目录
【1】Xinsong Yang, Jianquan Lu, Finite-time synchronization of coupled networks withMarkovian topology and impulsive effects, IEEE Transactions on Automatic Control, 61(8) : 2256—2261, 2016.
【2】Xinsong Yang, James Lam, Daniel W. C. Ho,Zhiguo Feng, Fixed-time synchronization of complex networks with impulsive effects via nonchattering control, IEEE Transactions on Automatic Control, 62(11) : 5511—5521, 2017.
【3】Yang Liu, Shouwei Zhao, and Jianquan Lu, A new fuzzy impulsive control of chaotic systems based on T–S fuzzy model, IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 19(2): 393—398, 2010.
【4】Xinsong Yang*, Jinde Cao, Jinling Liang, Exponential synchronization of memristive neural networks with delays: Interval matrix method, IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems.28 (8): 1878—1888, 2017.
【5】Xinsong Yang, Daniel W. C. Ho, Synchronization of delayed memristive neural networks: Robust analysis approach, IEEE Transactions on Cybernetics,46 (12) ：3377—3387, 2016.
