题目：耦合网络的流量特征和性能可靠性

基于SCADA技术的信息物理系统是一种集计算、通信和物理过程于一体的复杂系统。信息物理系统的用途十分广泛，一旦发生系统故障将严重影响人们的生产生活，这就要求我们对其故障规律和可靠性问题进行深入研究。 在传统网络可靠性研究中，往往需要枚举系统的所有故障状态来计算可靠性。然而，信息物理系统作为一种复杂系统，具有规模较大、部件之间关系复杂、系统动力学过程具有非线性等特点，因此在运用传统的可靠性理论和方法研究复杂系统的可靠性问题时，计算量将呈指数形式增长，分析工作十分困难。 因此，本文运用复杂网络理论和方法，将信息物理系统抽象为耦合网络，分析了信息物理系统中不同系统的流量特征和其导致的故障机理，建立了耦合网络的混合故障模型，并对耦合网络的可靠性问题进行了研究。根据相变理论和渗流理论，本文将系统可靠度的计算求解转化为随机问题，并运用蒙特卡洛仿真技术，针对不同初始故障，对系统上的故障行为进行模拟，并定性定量地分析了系统故障特性。同时，本文对多种类型的网络进行了故障特性比较，发现相对于其他类型的网络系统，信息物理系统鲁棒性较弱，因此在工程系统设计和改造过程中应避免或减少具有不同流量特性的系统之间的耦合。另外还针对网络的结构特点，实施了网络上蓄意攻击的模拟仿真，研究了系统的脆弱性，发现系统中最脆弱的组成部分是拓扑结构上节点度最大的部件，因此在系统设计和改造过程中，应该采取相应措施，对这类部件进行重点保护。 本文所提出的耦合网络混合故障模型和系统性能可靠性的分析方法，加强了复杂网络理论和系统可靠性问题之间的联系，进一步探索了复杂网络研究对实际工程系统研究的指导意义。