一种基于耦合网络的RD-IHSAT网络谣言传播模型_韩一士.pdf

研究与开发 一种基于耦合网络的 RD-IHSAT 网络谣言传播模型 韩一士，徐雨欣，卢甜甜（浙江警察学院，浙江 杭州 310053）摘 要：为探究谣言在社交网络中的传播规律，基于耦合原理，构建由巴拉巴西-阿尔伯特（Barabsi-Albert，BA）无标度网络与瓦茨-斯特罗加茨（Watts-Strogatz，WS）小世界网络组成的沉默者、辟谣者、无知者、犹豫者、传谣者、铁杆传谣者、疲惫者（reticent，debunker，ignorant，hesitated，spreader，adherent，tired，RD-IHSAT）谣言传播模型。该模型在易感者、感染者、移出者（susceptible，infective，removal，SIR）模型的基础上引入兴趣衰弱机制、感知社会共识机制、沉默与反沉默的螺旋等因素，并融入犹豫者、铁杆传谣者、沉默者、辟谣者等角色，使其更加逼近真实情形。仿真结果显示，耦合网络极大地促进了谣言的传播，不仅加快谣言爆发速度，而且扩大谣言传播规模；提高对犹豫者的辟谣概率能够极为显著地抑制谣言规模，是控制谣言传播的最有力因素；仅降低谣言传播率对谣言控制作用较小；提高沉默群体的比例是遏制谣言传播的关键一环；对辟谣时滞的把控极大地影响了辟谣效果。关键词：谣言传播；耦合网络；兴趣衰弱；社会共识；沉默的螺旋；RD-IHSAT 模型 中图分类号：TP391.9 文献标志码：A doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023023 A model of RD-IHSAT rumor dissemination based on coupling network HAN Yishi,XU Yuxin,LU Tiantian Zhejiang Police College,Hangzhou 310053,China Abstract:To explore the spread of rumors in social network,based on the principles of coupling network,the model of RD-IHSAT was established on Barabsi-Albert(BA)scale free network and Watts-Strogatz(WS)small world network.The classic model of SIR was optimized,by combining it with three concerns,the interest decay,the social consensus and the spiral of silence effect,and adding four roles,hesitated,adherent,reticent and debunker.Results of numerical simulations are as follows:an information outbreak can be triggered by coupling network,not only the spreading speed but the scale as well;the dissemination can be markedly suppressed when the probability of ru-mor-refuting for the hesitated and spreaders arises;the chances of transition from spreaders to adherents drop;in-creasing the proportion of silent groups is a key part of curbing the spread of rumors;the control of the time lag in refuting rumors will greatly affect the effect of refuting rumors.Key words:rumor dissemination,coupling network,interest decay,social consensus,spiral of silence,model of RD-IHSAT 收稿日期：2022-09-12；修回日期：2023-01-21 119 电信科学 2023 年第 2 期 0 引言 在传统社会中，谣言依托于亲友间的人际关系网络，以口耳相传的形式缓慢传播，其传播速度与范围均较为有限。而随着互联网和移动设备技术的快速发展，人们的生活方式正在发生巨大的变化。人们通过访问互联网，广泛而积极地参与到信息发布、分享和传播的过程中，谣言的传播形式也因此发生巨大的变化。线下人际关系网络与线上虚拟社交网络呈现进一步融合的趋势，谣言传播出现渠道联动化的特点。换言之，谣言的快速频繁传播不只依赖于单一的线下或线上网络，而愈来愈多地依赖于二者耦合关联所形成的新型传播网络。在一些发达国家，网络普及率高、互联网技术走在世界前列，网络谣言亦是突出的社会问题。以1956 年美国社会心理学家弗兰奇（French）1发表的社会影响力的形成理论（A formal theory of social power）一文肇始，国外一些学者陆续开始研究个体在网络互动过程中如何对彼此施加社会影响，逐步建立起谣言传播的模型基础。此后，基于此种利用复杂网络理论及其网络拓扑特征来研究传播行为的研究思路，Zanette2首创地把谣言传播和小世界网络环境结合在一起，并求得其传播的阈值。Moreno 等3将谣言传播模型的背景环境替换成无标度网络，融入平均近似场理论，通过变换BA 网络拓扑结构和设置不同的参数来改变信息的传播，结果表明网络的均匀性会对谣言传播动力学产生巨大影响。Friedkin 等4将多个逻辑相关的谣言统一至一个系统中进行研究，分析了其中逻辑关系如何影响传播结果。Amelkin 等5结合社会学和社会心理学理论，探索了现实世界中两极观点的演化方式。Dring 等6基于微观动力学的非齐次玻尔兹曼（Boltzmann）方程，探讨了大规模网络中的谣言传播。在国内，学者倾向于研究网络谣言的分析、监测、演化和情感分类，与国外学者相比较，运用数据驱动方法对网络谣言治理的研究较少。尹明7引入了西方的两个传播学理论“共鸣效果”和“溢散效果”来阐述“传统媒体与网络媒体议程互动的方式”，但只是进行了定性分析，并未建立传播模型。朱恒民等8基于 WS 小世界和 Price 网络，通过设定网络间的关联关系实现了网络的线上线下耦合，构建了SIR_2O 跨层谣言传播模型，实验结果表明，不同网络之间的耦合关系增大了话题传播的速率和范围。于凯等9针对网络耦合方式中的同配、异配和随机3 种情况对信息传播的影响进行研究，并基于认知不和谐理论和对称模式构建了双层耦合网络（bilayer coupled network，BCN）模型，该研究结果表明，层间对称模式扩大了信息传播范围并提高了信息传播的速度。李丹丹等10构建了由线上社交网络和线下物理接触网络构成的耦合网络模型，计算稳态时的舆情传播者比例，并得出双层社会网络上的舆情传播阈值大于单层线上网络舆情传播阈值，而小于单层线下网络舆情传播阈值。刘泉等11在考虑个体间的差异的基础上，构建了考虑个体属性的线上线下耦合网络的舆情传播模型。魏静等12基于传播者的兴趣衰减特征，结合耦合网络理论构建模型，发现网络的耦合加速了信息流动，用户在不同社交网络间的互动增强了信息的传播能力，管控舆情传播的关键是对层间互动的管控。李攀攀等13从舆情传播的影响力出发，提出了一种基于最大熵理论的信息传播影响力计算方法。回顾现有的研究工作，关于耦合网络及其传播动力学的研究已取得不少成果，但大多基于传染病模型，对个体的知识水平、价值倾向、社交属性、心理因素等特性考虑不足，传统的以概率的方式同质地研究谣言的传播与演化不能准确模拟其传播规律。本文融合传播学、社会心理学、复杂网络传播动力学、计算机科学等学科知识，在传统 SIR模型的基础上增加了 H（hesitated）态犹豫者、A（adherent）态铁杆传谣者、R（reticent）态沉默者、D（debunker）态辟谣者的群体划分，建立了 研究与开发 120 基于线上线下耦合网络的 RD-IHSAT（reticent，debunker-ignorant，hesitated，spreader，adherent，tired）传播模型，并通过计算机仿真探索其传播特点与规律。结果表明，提高对犹豫者和传谣者的辟谣概率、降低传谣者成为铁杆传谣者的概率能够抑制谣言传播，而单独调整谣言传播率对谣言控制作用较小。其中，提高对犹豫者群体的辟谣概率能够极为显著地抑制谣言规模，成为控制谣言传播最有力的因素。在此基础上有针对性提出谣言干预与控制策略，对于化解舆情危机具有一定现实意义。1 模型构建 1.1 SIR 谣言传播模型 SIR 传染病模型将人群分为 3 类:易感者、感染者和免疫者。应用到谣言传播领域：S 对应未知者，即尚未收到谣言信息的个体；I 对应传播者，即收到谣言信息并进行传播的个体；R 对应疲惫者，即失去传播兴趣的个体。个体的状态随着相互接触在三者之间发生转换，其状态转化规则如下。假定系统初始存在 1 名传播者 I与若干未知者 S，二者发生接触后，S 态个体以概率 被感染为 I 态，成为携带谣言信息的传播者；感染者 I 随时间推移逐渐对谣言失去兴趣，自发以概率转变为疲惫态 R。当传播过程结束后，网络中只存在 S 和 R 两种状态。以 S(t)、I(t)、R(t)分别表示未知者、传播者、疲惫者群体在 t时刻下的密度，其传播动力学微分方程如式（1）所示：d()()()dd()()()()dd()()dS tS t I ttI tS t I tI ttR tI tt=-=-=（1）1.2 社交网络结构分析 著名的“六度分离”现象14表明，线下社交网络中陌生人由共同认识的亲友相互连接，使得人际交往常集中在小圈子，反映在复杂网络中表现为网络平均路径短、聚类系数大，具有明显的小世界特征。因此本文以 WS 小世界网络为载体构建线下社交模型。线上虚拟网络（例如微博、脸书、推特等）中的用户通过关注与被关注建立联系，超越了点对点的人际传播形式，一条信息在线上虚拟社交网络中可以同时推送给所有关注者，以“一呼百应”的势态迅速传播扩散。线上网络中，小部分意见领袖具有强大的影响力，大部分网民影响力则较小，呈现较强的无标度特性，与 BA 无标度网络模型较为契合。因此本文以 BA 无标度网络为载体构建线上虚拟网络。针对谣言同时在线上虚拟社交网络与线下人际关系网络传播的特点，每个节点在线上网络与线下网络分别对应不同身份，线上网络与线下网络的节点一一对应（本文暂不考虑一人持有多个线上账号的情况），表示现实中同一个体在不同网络中存在不同身份。耦合网络结构如图 1 所示。按照图 1 的方式构建包含 n 个个体的线上和线下耦合网络关系，分别编号为,。在不同网络中同一编号的个体事实上为同一个体，其状态保持一致。若个体在单一网络受到与其相邻的节点影响，导致状态发生变化，下一时刻其在整个耦合网络的状态都将同步发生相应改变。此处假设了一个互联网化程度较高的社会现实，每个现实个体都存在与之对应的线上虚拟社交网络账号，两个网络间的耦合程度也最为紧密。图 1 耦合网络结构 121 电信科学 2023 年第 2 期 1.3 RD-IHSAT 网络谣言传播模型 1.3.1 兴趣衰减机制 谣言传播与疾病传播不同，社会运作机理与个体特质差异会直接对传播产生重要影响，最显著的区别在于兴趣衰减是公众失去传播动力的决定性因素15。德国心理学家艾宾豪斯揭示信息价值会随时间的流逝呈现非线性衰减特征16，受众对信息的关注度会随时间推移