信息传播预测方法、系统及介质与流程

本发明属于网络信息处理，尤其涉及信息传播预测方法、系统及介质。

背景技术：

1、随着信息传播方式技术的发展，信息传播的动态性和复杂性日益增加，这对信息传播仿真模拟提出了更高的要求。现有的信息传播动力学模型在模拟个体行为和系统整体状态时，往往难以实现微观与宏观层面的有效衔接，即难以确保个体行为模拟与整体系统状态模拟之间的有效映射。这种不一致性导致了模型预测难以同时有效实现同一系统的宏观群体传播状态稳定性分析和微观实体差异性分析，限制了其在实际应用中的有效性。

2、动力学方程模型在信息传播整体状态模拟中提供了成熟的数学理论基础，如由微分方程描述连续时间模型，由差分方程描述离散时间模型等，有丰富的理论工具和方法进行分析；动力学方程通常与宏观现象直接关联，易于解释和应用。然而，动力学方程通常关注系统的整体行为，可能无法捕捉到个体行为或小尺度动态的细节。

3、元胞自动机通过定义局部规则来模拟复杂系统，相应规则直观易懂，便于理解和实现。然而，尽管元胞自动机能够模拟局部相互作用，但预测整个系统的全局行为可能非常困难，尤其是对于复杂的初始条件和规则。此外，元胞自动机的微观模拟与宏观层面的动力学方程之间可能缺乏直接的对应关系，使得两者的结合和分析变得复杂。

4、通过上述分析，现有信息传播模拟仿真方法存在的问题及缺陷为：

5、（1）动力学方程关注系统的整体行为，无法捕捉到个体行为或小尺度动态的细节；

6、（2）元胞自动机模拟用于预测整个系统的全局行为可能非常困难，尤其是对于复杂的初始条件和规则；

7、（3）元胞自动机的微观模拟与宏观层面的动力学方程之间可能缺乏直接的有效映射，使得同时有效实现同一系统的宏观群体传播状态稳定性分析和微观实体传播能力差异性分析存在挑战。

8、元胞自动机与动力学方程结合模拟是一种跨尺度模拟方法，该方法将元胞自动机与动力学方程进行关联结合，同时从具体实体指标和总体统计指标两方面进行动力学建模，在确保个体行为模拟与整体系统状态模拟之间有效映射的前提下分别进行宏观群体传播状态稳定性分析和微观实体传播能力差异性分析。通过这种方式，可以更深入地探索和理解传播系统信息传播的动态行为，为传播趋势预测和传播策略制定提供更准确的解决方案。本发明能够解决以下问题：

9、1.综合微观与宏观视角：结合使用可以同时考虑微观层面的实体属性定义个体行为和宏观层面的整体趋势，在不同尺度上分析系统行为，从个体到群体，再到整个系统，提供多尺度的洞见和更全面的系统理解。

10、2.增强预测能力：通过动力学方程的全局分析和元胞自动机的局部细节模拟，可以更准确地预测传播系统的行为和发展趋势。

11、3.稳定性与差异性分析：结合使用可以提供更多的数据点和方法来进行宏观群体传播状态稳定性分析和微观实体传播能力差异性分析，从而更深入地理解系统对不同参数变化的响应。

技术实现思路

1、为解决传统信息传播动力学模拟中存在的挑战，即在确保宏观层面趋势把握以及微观层面个体行为特征的有效映射的同时实现宏观稳定性分析和微观差异性分析，公开了信息传播预测方法、系统及介质，以实现宏观稳定性分析和微观差异性分析，进而准确预测认知域中的实体行为。

2、所述技术方案如下：信息传播预测方法，该方法包括以下具体步骤：

3、根据社交网络中的平台环境和传播数据等相关数据构建实体属性与状态变量，完成数据预处理；

4、采用元胞自动机状态变量变换为微分算子并积分的方法，将实体属性与状态变量变换为微分动力学方程参数；

5、采用动力学方程参数作微分算子变换的方法，将微分动力学方程参数变换为实体属性与状态变量；

6、采用微分传播动力学方程构建传播状态向量场的方法，进行宏观变量稳定性和传播参数灵敏性分析，同时采用微分算子构建元胞的方法，进行元胞自动机实体差异模拟分析。

7、步骤完成数据预处理，包括：

8、定义每个实体的状态变量；

9、定义传播环境状态变量；

10、结合环境状态变量与实体状态变量定义相关实体属性。

11、所述步骤定义每个实体的状态变量，具体包括但不限于：

12、针对圈定信息传播，通过多级传播分析搜集各实体间的信息交互关系，其中，表示涉及传播的实体，表示实体和实体之间的信息交互关系，表示实体与其他涉及传播的实体间的信息交互关系集合；

13、计算各实体的话题转发速率，其中，表示话题开始传播后的时刻，表示从话题开始传播至时刻时实体的总转发数；

14、定义实体状态变量集合，其中，实体间的信息交互关系集合与实体的话题转发速率为实体状态变量集合的子变量。

15、所述步骤定义环境状态变量，具体包括但不限于：

16、赋予社交平台上各种信息传递不同的权重，其中，表示信息传递不同的权重集合，表示不同的传递方式对应的权重；

17、赋予社交平台上各种交互方式不同的权重，其中，表示交互方式不同的权重集合，表示不同的交互方式对应的权重；

18、定义环境状态变量集合，其中，信息传递不同的权重和交互方式不同的权重为环境状态变量集合的子变量。

19、所述步骤结合环境状态变量与实体状态变量定义相关实体属性，包括：

20、定义实体的实体属性为，其中，表示微分算子形式的实体属性，表示以实体状态变量集合和环境状态变量集合共同指定的实体的实体属性，具体形式如下：

21、，

22、其中：表示用于描述圈定信息传播状态的宏观变量，包括但不限于易受影响状态实体总量、转发状态实体总量；表示各宏观变量对应到实体的分变量；表示话题开始传播后的时刻；表示通过描述宏观变量对应到实体的分变量变化率的微分方程组，包括但不限于实体信息接收速率，实体话题转发速率。

23、在步骤采用元胞自动机状态变量变换为微分算子并积分的方法，将实体属性与状态变量变换为微分动力学方程参数，包括：

24、微分算子积分，根据微分算子，定义微分动力学方程如下：

25、，

26、其中，表示圈定信息传播所影响的实体总和，表示可视为连续变量的实体属性，表示描述传播状态的宏观变量变化率的微分方程组，表示描述传播状态的宏观变量，表示话题开始传播后的时刻；

27、动力学方程变量归一化，基于将所有动力学方程变量映射到区间上的方式对动力学方程进行处理。

28、在步骤采用动力学方程参数作微分算子变换的方法，将微分动力学方程参数变换为实体属性与状态变量，包括：

29、微分动力学方程定义，根据传播统计特征，定义微分动力学方程如下：

30、，

31、其中，表示描述传播状态的宏观变量变化率的微分方程组，表示用于描述传播状态的宏观变量，表示话题开始传播后的时刻；

32、对求导计算微分算子，具体计算方式如下：

33、，

34、其中，表示圈定信息传播所影响的实体总和，表示可视为连续变量的实体属性，表示描述传播状态的宏观变量变化率的微分方程组，表示描述传播状态的宏观变量，表示话题开始传播后的时刻，若已知，则有；

35、微分算子参数归一化，基于将所有微分算子参数映射到区间上的方式对微分算子进行处理；

36、通过微分算子构建元胞。

37、在步骤采用微分传播动力学方程构建传播状态向量场的方法，进行宏观变量稳定性和传播参数灵敏性分析，同时采用微分算子构建元胞的方法，进行元胞自动机实体差异模拟分析，包括：

38、构建维空间，其中，维度分别对应微分动力学方程中的参数；

39、根据微分动力学方程计算维空间中各点向量，构建维向量场；

40、通过向量场的拓扑结构分析传播状态的宏观变量稳定性和传播参数灵敏性相关性质；

41、根据微分动力学方程对应微分算子构建元胞，通过元胞自动机模拟分析实体差异性相关性质，包括但不限于传播网络结构，传播能力实体差异，信息接受度个体差异。

42、本发明的另一目的在于提供一种信息传播预测系统，包括：

43、数据采集单元，用于采集社交网络中的话题传播数据；

44、数据预处理单元，与数据采集单元相连，用于完成数据的预处理；

45、实体属性与状态变量构建单元，与数据预处理单元相连，用于根据预处理数据构建实体属性与状态变量；

46、元胞自动机模拟单元，与实体属性与状态变量构建单元相连，用于进行元胞自动机模拟；

47、微分传播动力学方程构建单元，与实体属性与状态变量构建单元相连，用于根据实体属性与状态变量构建微分传播动力学方程；

48、向量场分析单元，用于根据微分传播动力学方程进行向量场分析；

49、可视化单元，用于展示模拟结果和分析数据。

50、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

51、第一，针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。

52、第二，该方法结合主体模型和微分方程能够更精确地模拟个体行为和群体动态，提高预测的准确性。利用该系统可以更好地评估不同信息传播方式带来的影响，为传播方式调整提供科学依据。

53、第三，作为本发明的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

54、（1）多尺度建模能力：能够在微观（个体）和宏观（群体）尺度上进行建模，有助于理解不同尺度上的动态过程。

55、（2）灵活性和适应性：该系统可以根据新的数据或条件进行调整，具有高度的灵活性和适应性，能够应对不断变化的环境。

56、在信息传播模拟场景中，本发明可以从不同尺度模拟信息传播的倾向变化态势。以下是在信息传播模拟场景中的使用步骤：

57、1.实体属性定义（微观层面）：以微分算子的形式定义每个实体的实体属性，包括传播影响范围、话题免疫速率等。

58、2.微分方程转化（宏观层面）：将表示实体属性的微分算子转换为表示整体动力学特征的微分动力学方程。

59、3.微分方程定义（宏观层面）：根据传播系统的整体动力学特征构建微分动力学方程。

60、4.实体属性转化（微观层面）：将表示整体动力学特征的微分动力学方程转换为表示实体属性的微分算子。

61、5.向量场分析（宏观层面）：通过向量场的拓扑结构分析传播状态的宏观变量稳定性和传播参数灵敏性相关性质。

62、6.元胞自动机分析（微观层面）：通过元胞自动机模拟分析实体差异性相关性质，如传播网络结构、传播能力实体差异、信息接受度个体差异等。

63、输出模拟结果：进行传播仿真模拟，输出元胞自动机仿真模拟过程和动力学方程向量场分析结果。