探索人体经络的复杂网络研究方法及其计算机仿真实现

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1、东北大学博士学位论文人体经络的复杂网络研究方法及其计算机仿真实现姓名：哈铁军申请学位级别：博士专业：计算机应用技术指导教师：赵海20060801东北大学博士学位论文摘要人体经络的复杂网络研究方法及其计算机仿真实现摘要目前，医学对生命内在规律的认识越来越重视机体整合调控机制的探索。在经络一神经一内分泌一免疫网络体系中，各子系统均有其独立的结构、通路和功能；同时各子系统又纵横交错，形成新的更高层次的结构、通路和功能，且相互作用，产生特定的信息和物质，并通过一定的传输形式到达一定的部位，发生特定的作用。人体器官的这种复杂网络特性，促使我们用复杂网络理论研究人体经络复杂网络问题。人体经络

2、网络在进行信息传输时，需要根据实际网络的复杂情况进行路径选择和控制，这个过程就是经络运用其蕴涵的路由机制在进行处理，如果没有路由机制在起作用，那么，人体经络就无法准确、高效、及时地进行传感和响应。鉴于人体经络复杂网路由机制问题的研究既具有较大的理论研究价值，又具有较好的医学实用意义，采用传统的中医理论和研究经络的方法，很难解决经络的拥塞等问题，因此，针对该问题，我们从计算机复杂网络路由技术研究入手，以经络复杂网络为对象，利用计算机仿真手段，模拟经络网络的路由运行机制。通过分析研究，我们按照人体经络网络的各种特征量对网络进行了分类，将其分为规则网络、随机网络、小世界网络和无尺度网络

3、四种。同时，我们发现人体经络网络具有如下基本特征：网络行为的统计性、网络连接的稀疏性、连接结构的复杂性、节点动力学行为的复杂性以及网络的时空演化复杂性等。我们从人体经络网传输特性入手，分析了人体经络网的路由拓扑模型、动力学机制、组织方式、控制措施等路由机制。基于上述的研究，为了模拟人体经络网在信息传输过程中是如何实现准确、高效、及时的路由机制问题，我们提出了一种混合式路由方法ESPF，它是一种扩展的链路状态方法，采用的是最短路径优先路由算法，其特点包括利用多播和单播共存方式传输路由信息、采用了层次式结构、支持多个并发信息源等，它把可靠性处理的负担分散到树的中间节点上，从而提高了效

4、率，减小了延迟。提出了防止“路由爆炸”的控制方法。该方法中改进了基于速率的防爆控制算法，它通过接收速率和节点往返时间变化共同控制发送者速率，接收者能通过ESPF树向发送者逐级提供反馈，发送者能根据接收者反馈动态调整发送速率，使速率调整更加有效，从而可以很好地适应网络带宽、延迟的动态变化。提出了路由并发传输策略。它把不同能力的接收者划分到不同域中，实现了接收Ⅱ东北大学博士学位论文摘要者之间的公平，同时能够能据网络带宽状况反馈信息自适应地选择并发处理方式，从而保证信息传输的及时性。利用上述研究的路由机制和相关方法，设计开发了人体经络网路由仿真系统。基于该人体经络网路由仿真系统，我们生

5、成了测试网络，以手阳明大肠经(商阳一二间一三间一合谷一阳溪一偏历一温溜一下廉一上廉一手三里一曲池一肘谬一手五里一臂孺一肩髑一巨骨一天鼎一扶突一禾馨一迎香)和足阳明胃经(承泣一四白一巨髂一地仓一大迎一侠车一下关一头维一人迎一水突一气舍一缺盆一气户一库房一屋翳一膺窗一乳中一乳根一不容一承满一梁门一嗣门一太乙一滑肉门一天枢一外陵一大巨一水道一归来一气衡一髀网一伏兔一陲市一梁丘一犊鼻一足三里一上巨虚一条口一下巨虚一丰隆一解豁一衙阳一陷谷一内庭一属兑)等经络中的十二经脉网为示例，利用改进的路由经络算法，模拟检验了路由机制。通过理论研究和仿真测试结果表明，我们设计的以ESPF为核心的经络网路

6、由机制能够真实地反映经络领域专家的临床应用实践，与实际相符，从而证实了我们所作研究的有效性。总之，基于我们所做的研究，解决了人体经络网路由机制中的三个关键问题：信息多播和单播共存的方式、防止“路由爆炸”的方法、路由并发传输策略。这三个关键技术为分析经络网穴位之间的关系，发现其传输路由特征和规律，具有极其重要的作用。本文的研究达到了“为人体经络研究开辟新道路，促进生命科学发展”的目的。关键词：复杂网络，经络，路由，最短路径优先算法，链路状态方法，速率，并发计算机仿真III东北大学博士学位论文AbstractComplexNetworkResearchApproachonMeridi

7、anbyComputerSimulationAbstractWiththebiomedicinetechnicaldevelopment，peopleknowliferegularfromhumanapparatustocellmolecule．Mcdicalexpertspresentthetheoryofmeridiannetworkandprovedbyexperiment．Itdependsonthemeridiancharacteristicandanalysescon