網(wǎng)絡(luò)輿論形成的元胞自動機(jī)模型

劉珺

（韶關(guān)學(xué)院 校長辦公室，廣東韶關(guān)512005）

網(wǎng)絡(luò)輿論形成的元胞自動機(jī)模型

劉珺

（韶關(guān)學(xué)院 校長辦公室，廣東韶關(guān)512005）

摘要：針對網(wǎng)絡(luò)輿論的形成，引入元胞自動機(jī)的方法，選取Von Neumann more鄰域九鄰居方案，按照少數(shù)服從多數(shù)的原則，構(gòu)造出了人員靜止及人員移動情況下的模型.通過兩組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行模擬分析，驗(yàn)證模型能夠適應(yīng)實(shí)際的情況.

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)輿論；元胞自動機(jī)模型；人員移動；九鄰居方案；計(jì)算機(jī)模擬

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和時代的進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)已成為信息交流和知識共享的最好平臺，作為一個開放的網(wǎng)絡(luò)平臺，越來越多的人們愿意通過這種方式來表達(dá)個人的想法.但是由于各種復(fù)雜因素的影響，有時發(fā)表的某些想法和觀點(diǎn)將會逐步演變成熱點(diǎn)，并逐步傳播，最后形成了網(wǎng)絡(luò)輿論.而這將可能會引起某些社會群眾的違規(guī)或過激行動，進(jìn)而將影響到社會安定和其他政治問題，因此對網(wǎng)上的信息內(nèi)容進(jìn)行管理和控制將成為我國互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的必然趨勢.

元胞自動機(jī)是一種時間和空間都離散的動力系統(tǒng)，通過在規(guī)則格網(wǎng)中的每一個元胞取有限的離散狀態(tài)，遵循同樣的作用規(guī)則，依據(jù)確定的局部規(guī)則作同步更新.大量元胞通過簡單的相互作用而構(gòu)成動態(tài)系統(tǒng)的演化.本文研究建立在元胞自動機(jī)的原理之上，分別通過人員靜止及考慮人員移動構(gòu)造出網(wǎng)絡(luò)輿論兩種模型［1-2］，并模擬實(shí)際情況來對模型進(jìn)行驗(yàn)證.

1　　人員靜止的網(wǎng)絡(luò)輿論模型

人員靜止模型建立在二維規(guī)則的四方格子上，每個格子代表存在一個人并且格子代表該人員的位置.格子上的人在對待某件議論事件上只有兩種選擇的可能，一種態(tài)度是感興趣，并且將加入議論，另一種態(tài)度則是不感興趣，并且抵制討論.用1表示感興趣的態(tài)度，用0表示不感興趣的態(tài)度，當(dāng)格子取定一個值時就確定了該格子的狀態(tài).

圖1　　九鄰居示意圖

在知識爆炸和社會分工日益細(xì)化的情況下，人際間的信息交流對形成個人對某件事情認(rèn)知態(tài)度起著越來越主要的作用.通常人們對事情的態(tài)度采用少數(shù)服從多數(shù)的原則，即當(dāng)周邊大多數(shù)人都議論該事件時，則該人也會逐步改變他的態(tài)度進(jìn)而參與大家的議論.因此，在演化格子的狀態(tài)時就依據(jù)這種少數(shù)服從多數(shù)的原則.

選取Von Neumann more鄰域九鄰居方案［3］(如圖1所示)，若xi,j為邊界點(diǎn)，則其九鄰居區(qū)域?qū)U(kuò)展至所在邊的另一側(cè)邊.該方案將根據(jù)人員自身與其周圍一圈人的態(tài)度來決定人員本人的態(tài)度，但是由于有些人本來就屬于議論人群，因此這些人將不受周圍人員少數(shù)服從多數(shù)原則的影響，只有那些沒有議論的人員受此原則限制.具體演化方法如下：

該模型除了受到演化規(guī)則影響外，還受到初始議論人員情況的影響.議論人員的多寡將對議論能否形成輿論產(chǎn)生極大影響，若初始人員比例α比較大，則影響范圍擴(kuò)散的將比較快，反之則擴(kuò)散得比較慢，甚至使得議論僅僅局限在小部分人內(nèi)部；此外，人員看法和其他一些外部因素和特殊因素的影響也是輿論能否形成的關(guān)鍵，這個問題放在后面進(jìn)行討論，本模型中可以認(rèn)定模型不受外部因素和特殊因素的影響.

為了能夠直觀地對模型進(jìn)行分析，采用了計(jì)算機(jī)模擬的方法，根據(jù)文獻(xiàn)［4］，當(dāng)一定范圍內(nèi)有1/4的人議論某一事物并持有一種意見則標(biāo)志輿論形成，即當(dāng)模型中α=0.25時即標(biāo)志輿論形成.為此，取α=0.2和α=0.3這兩個與α=0.25比較接近的比例進(jìn)行分析.

（1）α=0.2的模擬分析

模擬人員數(shù)為2 500(50×50的格子)的議論態(tài)度情況，將初始態(tài)度圖和經(jīng)過30步模擬演化后的態(tài)度圖編程做出圖像，并且分別對30步演化后的情況模擬10次，如圖2和表1所示，詳細(xì)分析如下.

圖2　初始議論概率為0.2的1次模擬分析圖

表1　　人員靜止模型經(jīng)過30步演化后的10次模擬人員數(shù)

由圖2、表1可知，時，人員數(shù)量在經(jīng)過30步演化后仍然分布比較稀疏，在30步演化后平均議論人員數(shù)為562.1，較之原本的500人并沒有多大的擴(kuò)散，不能形成輿論，若在外部因素和人員態(tài)度等的介入，此議論持續(xù)的時間將會很短，甚至在幾步演化后便趨于消亡.

（2）α=0.3的模擬分析

當(dāng)α=0.3時，做出初始態(tài)度圖和經(jīng)過30步演化后的態(tài)度圖，并且模擬出10次30步演化后理論的人員數(shù)，如圖3和表1所示.

圖3　初始議論概率為0.3的1次模擬分析圖

由圖3、表1可知，α=0.3時，人員數(shù)量在經(jīng)過30步演化后呈現(xiàn)出小規(guī)模的聚集，并且議論人員數(shù)量在30步演化后平均數(shù)為1 290.6，擴(kuò)散人數(shù)較之原本的750人有了比較大的發(fā)展，在只考慮議論人員變化的前提下有發(fā)展成輿論的可能.

2　　考慮人員移動的網(wǎng)絡(luò)輿論模型

現(xiàn)實(shí)中，人員總是處在不斷的運(yùn)動中，網(wǎng)絡(luò)上也是如此，人員不可能只在某一環(huán)境下議論.假定格子上的人可以每次隨機(jī)地在自己附近行走.為了實(shí)現(xiàn)人員的隨機(jī)行走，采取如下方法［5-7］：將網(wǎng)格劃分為兩套格子，如圖4所示.在演化中，奇數(shù)時步，讓實(shí)框圍繞中心以0.5的概率順時針旋轉(zhuǎn)90℃角；偶數(shù)時步，讓虛框圍繞中心以0.5的概率逆時針旋轉(zhuǎn)90℃角.通過這種移動，網(wǎng)格上的每個人員有可能游遍整個網(wǎng)格.

同樣地，不考慮人員觀點(diǎn)和外部因素、特殊因素的影響，并在人員移動的基礎(chǔ)上根據(jù)模型1，可以模擬出人員移動模型.

為了能夠很好的說明人員移動對模型的影響，在編寫程序時，同樣采取對α=0.2和α=0.3進(jìn)行分析.

（1）α=0.2的模擬分析

當(dāng)α=0.2時，分別做人員的初始態(tài)度圖和經(jīng)過30步演化后的態(tài)度圖，然后同樣模擬出10次30步演化后的議論人員數(shù)量，如圖5和表2所示.

圖4人員移動示意圖

圖5　初始議論概率為0.2的1次模擬分析圖

表2　　經(jīng)過30步演化后的10次模擬人員數(shù)

由圖5和表2可知，時，人員數(shù)量在經(jīng)過30步演化后能呈現(xiàn)出小規(guī)模的聚集，且議論人員數(shù)量在30步演化后有了很大的提高，平均數(shù)達(dá)到1 226.3，很有可能發(fā)展成輿論，在外部因素介入下擴(kuò)散將可能會有所收斂.

（2）α=0.3的模擬分析

當(dāng)α=0.3時，做人員的初始態(tài)度圖和經(jīng)過30步演化后的態(tài)度圖，模擬出10次30步演化后的議論人j員數(shù)量，如圖6和表2所示.

圖6　　初始議論概率為0.3的1次模擬分析圖

由圖6表2可知，α=0.3時，人員數(shù)量在經(jīng)過30步演化后已經(jīng)大規(guī)模的聚集，且議論人員數(shù)量基本覆蓋整個模擬人員范圍，從初始的750人達(dá)到平均2 435.4人，已經(jīng)發(fā)展成輿論.

3　　結(jié)語

本文通過將人員按照地域進(jìn)行離散處理，為了直觀說明網(wǎng)絡(luò)輿論的形成，建立了元胞自動機(jī)模型，同時利用了計(jì)算機(jī)模擬分析.通過測試數(shù)據(jù)可以看出，模型具有較好的適應(yīng)性，若要更完善的說明網(wǎng)絡(luò)輿論的形成，可以再考慮更多的因素，如噪音影響等，同時可以選取Von Neumann more鄰域更多的鄰居方案，模擬將會更準(zhǔn)確.

本文考慮的因素還不夠完善，對于元胞自動機(jī)模型，只是按照少數(shù)服從多數(shù)分規(guī)則，現(xiàn)實(shí)當(dāng)中還有一些人的性格是倔強(qiáng)的不會受到自己周圍環(huán)境的影響，因而對于準(zhǔn)確性是有一定的影響.

參考文獻(xiàn)：

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［7］方薇,何留進(jìn),孫凱,等.采用元胞自動機(jī)的網(wǎng)絡(luò)輿情傳播模型研究［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2010,30(3):751-755.

（責(zé)任編輯：邵曉軍）

中圖分類號：TP393.08

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1007-5348（2015）08-0013-04

［收稿日期］2015-05-18

［作者簡介］劉珺（1986-），男，湖北崇陽人，韶關(guān)學(xué)院校長辦公室教師，碩士；研究方向：偏微分方程數(shù)值解法.

The Cellular Automata Model for Conformation of Online Public Opinion

LIU Jun
（Office of the President,Shaoguan University,Shaoguan 512005,Guangdong,China）

Abstract:For the formation of the online public opinion,the paper used cellular automata method,selected the nine neighbors of Von Neumann based on the principle of majority,and constructed the models with the situations that how personnel’s staying static and moving.Finally by using simulation analysis method of two sets of data,these models can adapt to the actual situation.

Key words:online public opinion;the cellular automata model;personnel move;nine neighbors program; computer simulation