服务粉丝

我们一直在努力
当前位置:首页 > 财经 >

PNAS速递:真实有向网络的强连通性

日期: 来源:集智俱乐部收集编辑:集智编辑部


关键词:网络连通性,渗流理论,临界相变,网络韧性,营养一致性



论文题目:Strong connectivity in real directed networks
论文来源:PNAS
论文链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2215752120

许多现实世界系统都可以看作是复杂的有向网络,如食物网、社交网络或神经网络。理解渗流相变(形成一个巨连通片)是控制这些网络的动力学的关键。基于渗流理论可以很好地理解无向网络的连通性,但有向网络的连通性常不易理解。然而理解有向网络的连通性结构又具有重要的实际意义。比如通信网络或单行道网格中的每个节点都能到达吗?疾病将如何传播?动力系统如何保持稳定并对扰动具有韧性?

最近发表于PNAS的这篇文章提出了一种名为营养分析(Trophic Analysis)的方法,来理解有向网络的全局方向性和层次结构,从而证明可以构建一个相图,仅使用平均度和不相干参数来预测真实网络是否是强连通的。

他们发现:通过营养一致性(trophic coherence)来衡量,强连接性主要取决于网络具有总体方向或等级排序的程度。基于渗流理论,他们找到了区分弱连通区和强连通区的临界点,并在许多实际网络(生态网络、神经网络、贸易网络和社交网络)上得到了验证。他们还证明了在与整体方向相反的边缘进行有针对性的攻击,可以用最小的努力破坏连通性结构。这意味着网络上的许多动力学过程可能极大地依赖于一小部分边。

图1. 各种真实的网络(符号)中的后向边的数目和预测。

图2. 实际网络中的最大强连通分支中节点的分数与k的关系。



高阶网络社区


随着对现实世界探索的不断深入,人们发现在许多真实的复杂系统中,组成系统的个体之间不仅存在二元交互关系,也广泛存在多个体同时(或以特定顺序)进行交互,即高阶交互现象。为此,研究人员分别发展出了基于超图、单纯复形、依赖关系等的网络高阶表示模型,为复杂网络分析和研究提供了新的思路。

由电子科技大学吕琳媛老师、任晓龙老师及中国地质大学(北京)管青老师在集智俱乐部联合发起了【高阶网络读书会】。读书会围绕高阶交互网络的基本概念、模型、方法与应用等研究进行研讨,按照「基础理论」+「深入理论」+「案例研讨」的模式展开。读书会第一季已经圆满结束,第二季正在筹备中。现在报名加入可以解锁第一季全部录播视频并加入社群交流。



详情请见:

探索复杂系统高阶交互的奥秘 | 高阶网络读书会启动



推荐阅读

1. Physics Reports重磅综述:网络韧性及核心研究主题
2. Nature 通讯:渗流理论让网络可靠又高效
3. Nat. Commun.综述:统计推断怎样连通网络科学中的数据与理论
4. 《张江·复杂科学前沿27讲》完整上线!
5. 成为集智VIP,解锁全站课程/读书会
6加入集智,一起复杂!



点击“阅读原文”,报名读书会

相关阅读

热门文章

  • “复活”半年后 京东拍拍二手杀入公益事业

  • 京东拍拍二手“复活”半年后,杀入公益事业,试图让企业捐的赠品、家庭闲置品变成实实在在的“爱心”。 把“闲置品”变爱心 6月12日,“益心一益·守护梦想每一步”2018年四

最新文章

  • Science 速递:蜜蜂摇摆舞的社会信号学习

  • 关键词:群体行为,社会学习,信号编码论文题目:Social signal learning of the waggle dance in honey bees论文来源:Science论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science
  • 让GPT-4写代码,模拟物理复杂系统中的涌现

  • 导语当物理学家与ChatGPT合作,会碰撞出怎样的火花?一位物理学在读博士通过与 GPT-4 合作,成功开发了一个在线可交互物理系统模拟项目,让我们直观看到群体行为中的自组织现象,物理
  • PNAS速递:真实有向网络的强连通性

  • 关键词:网络连通性,渗流理论,临界相变,网络韧性,营养一致性论文题目:Strong connectivity in real directed networks论文来源:PNAS论文链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas