Новая система динамических зависимостей может привести к улучшению моделей нейронных социальных и технических систем

В статье, недавно опубликованной в журнале «Физика природы», профессор Университета Бар-Илан, профессор Хавлин, и группа исследователей, в том числе Стефано Боккалетти, Иван Бонамасса и Майкл М. Данцигер, представляют динамическую систему зависимостей, которая может фиксировать взаимозависимые и конкурентные взаимодействия между динамичными системы, которые используются для изучения процессов синхронизации и распространения в многослойных сетях с взаимодействующими слоями. Основные результаты на этом изображении. (Вверху слева) Фазовая диаграмма для двух частично конкурирующих моделей Курамото с областями мультистабильности. (Вверху справа) Теоретические и численные результаты для взаимосвязанных эпидемий СИС (графики Эрдоша-Реньи, средняя степень= 12) (Слева внизу) Трассозависимые (пробуждающиеся) переходы в асимметрично связанной динамике SIS. (Внизу справа) Критическое масштабирование узких мест (призраков в бифуркациях седлового узла) над гибридными переходами во взаимозависимой динамике Авторы: профессор Шломо Хавлин и команда

Многие реальные сложные системы включают макроскопические подсистемы, которые влияют друг на друга. Это возникает, например, при конкуренции или взаимном усилении нейронных популяций в мозге, распространении вирусов и в других местах. Поэтому важно понимать, как различные типы межсистемных взаимодействий могут влиять на общее коллективное поведение.

В 2010 году был достигнут существенный прогресс, когда теория перколяции на взаимозависимых сетях была введена профессором Шломо Хавлином и группой исследователей из физического факультета Университета Бар-Илан в исследовании, опубликованном в журнале Nature. Эта модель показала, что, когда узлы в одной сети функционируют в зависимости от узлов в другой, возникают катастрофические каскады сбоев и резких структурных переходов, как это наблюдалось при отключении электричества, которое затронуло большую часть Италии в 2003 году.

Однако взаимозависимая фильтрация ограничена системами, в которых функциональность определяется исключительно связностью, что обеспечивает лишь частичное понимание множества реальных систем, функциональность которых определяется в соответствии с динамическими правилами.

Исследования показали, что двумя основными способами, которыми узлы в одной системе могут влиять на узлы в другой, являются взаимозависимость (или сотрудничество), как в критических инфраструктурах или финансовых сетях, и антагонизм (или конкуренция), как это наблюдается в экологических системах, социальных сетях, или в человеческом мозге. Взаимозависимые и конкурентные взаимодействия могут также происходить одновременно, как это наблюдается в отношениях хищник-жертва в экологических системах и в бинокулярном соперничестве в мозге.

В статье, недавно опубликованной в журнале «Физика природы», профессор Университета Бар-Илан, профессор Хавлин, и группа исследователей, в том числе Стефано Боккалетти, Иван Бонамасса и Майкл М. Данцигер, представляют динамическую систему зависимостей, которая может фиксировать взаимозависимые и конкурентные взаимодействия между динамичными системы, которые используются для изучения процессов синхронизации и распространения в многослойных сетях с взаимодействующими слоями.

«Эта структура динамических зависимостей обеспечивает мощный инструмент для лучшего понимания многих взаимодействующих сложных систем, которые нас окружают», — писал Хавлин и команда. «Обобщение зависимых взаимодействий от перколяции до динамических систем позволяет разрабатывать новые модели нейронных, социальных и технологических систем, которые лучше отражают тонкие способы влияния различных систем друг на друга».

Исследования профессора Хавлина с 2000 года позволили создать принципиально новые математические методы в сетевой науке, которые привели к обширным междисциплинарным исследованиям в этой области. После публикации Хевлином и его коллегами теории перколяции он получил премию Лилиенфельда Американского физического общества, которая присуждается за «выдающийся вклад в физику». Ранее в этом году он получил израильскую премию по химии и физике…

Источник информации: https://phys.org/news/2019-02-dynamic-framework-neural-social-tech.html#jCp

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...