Controlling the uncertain response of real multiplex networks to random damage
我们揭示了大的波动，真正的多路复用网络节点的随机损坏的响应。这些结果表明，平均响应随机损伤，传统上认为在平均场方法渗流，是一个穷人的度量系统的鲁棒性。相反，我们表明，一个大的偏差方法渗流提供了一个更准确的表征系统的鲁棒性。我们确定了一个有效的渗透阈值，在此阈值下，我们观察到一个明确的突然过渡分离两个不同的制度，其中最有可能的损害的反应是一个功能或拆除的多重网络。我们利用我们的研究结果，提出了一个新的度量标准，命名为保障中心，能够挑出控制整个多重网络的响应随机损坏的节点。我们表明，保障得分最高的节点的功能是足以防止系统崩溃。
2018-09-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Conditions for viral influence spreading through multiplex correlated social networks
网络科学的一个基本问题是预测某些个人如何能够发起新的网络，以产生“新思想”。这些趋势的变化通常是由少数创新者引发的，他们通过“病毒式”影响力迅速将自己的想法强加于人，产生一系列追随者，将旧网络分割成一个新网络。典型的例子包括科学思想的兴起或社交媒体的突然变化，比如Facebook.com的兴起对Myspace.com的损害。这一过程在实践中是如何产生的，尚未得到最终证明。在这里，我们表明，维持病毒传播过程的一个条件是存在一个多重相关图与隐藏的“影响链接”。解析解预测渗滤相变，无论是突然的或连续的，其中网络被瓦解，通过病毒级联的追随者在经验数据。我们的模型预测了严格的条件，以维持一个大的病毒传播，通过缩放形式的局部关联函数之间的多层，我们也证实了经验。最终，该理论预测了从社会到金融系统和市场的一大类多重网络中病毒级联的条件。
2014-05-27 cs.SI physics.data-an physics.soc-ph
Layer-switching cost and optimality in information spreading on multiplex networks
我们研究了一个多路网络上的信息传播模型，在这个模型中，代理人通过多个交互通道（层）进行交互，比如在线与在线。离线通信层，受制于跨不同交互层的传输的层切换成本。该模型的特点是逐层的路径相关的传输率超过接触，这是动态确定的传入和传出的传输层依赖。我们制定了一个分析框架来处理这种路径依赖的传输性，并证明了非平凡的多重性和传播动态之间的相互作用，包括最优性。它表明，流行病的阈值和流行响应的层切换成本的非单调性和最佳条件可以改变突然的非解析的方式，也取决于网络层的密度和种子感染的类型。我们的研究结果阐明了多元化的重要作用，它的明确考虑应该是至关重要的现实建模和预测的传播现象的多元化社交网络在一个时代的社会互动层不断多样化。
2016-02-24 cond-mat.stat-mech cs.SI physics.soc-ph
History-dependent percolation on multiplex networks
关联系统的结构及其对系统动力学的影响是一个交叉学科研究的热点。虽然在不同的模型中发现了不同的临界现象，但对不同渗流转变之间的联系的研究还很缺乏。在这里，我们提出了一个统一的框架来研究相互作用网络上的渗流过程的不连续过渡的起源。该模型在世代中演化，当前渗流的结果取决于先前的状态，因此是历史依赖的。理论分析和蒙特卡罗模拟都表明，在有限代时，跃迁的性质保持不变，但在无限代时会出现突变。我们使用脑功能相关性和形态相似性数据表明，我们的模型也提供了一个通用的方法来探索网络结构，可以有助于许多实际应用，如检测人类大脑网络的异常结构。
2020-02-19 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Geometric correlations mitigate the extreme vulnerability of multiplex networks against targeted attacks
我们发现，真正的多重网络是出乎意料的强大，对有针对性的攻击高度节点，隐藏层间几何相关性预测这种鲁棒性。如果没有几何相关性，多重显示出一个突然的故障的相互连接，即使与层间的程度相关性。与几何相关性，我们反而观察到一个多步级联过程导致一个连续的过渡，这显然成为完全连续的热力学极限。我们的研究结果是重要的设计有效的保护策略和强大的互动网络在许多领域。
2017-04-05 cond-mat.dis-nn cs.SI physics.soc-ph
Threshold cascades with response heterogeneity in multiplex networks
阈值级联模型已被用于描述行为在社交网络中的传播和金融网络中的违约级联。在某些情况下，这些网络可能具有多种类型的交互，例如不同类型的社会关系或不同类型的金融负债;此外，节点可能以不同的方式响应于其多种类型的邻居的影响。为了开始以程式化的方式捕获这样的设置，我们将阈值级联模型推广到多路复用网络，其中节点遵循以下两个响应规则之一：一些节点在至少一个层中，足够大比例的邻居处于活动状态时激活，而其他节点在所有层中，足够大比例的邻居处于活动状态时激活。根据任一规则改变节点的分数会促进或抑制级联。在抑制区附近，随着网络密度的增加，全球级联出现不连续性;然而，级联随着时间的推移增长得更慢。这种行为表明，现实世界中的各种集体现象可能会突然而缓慢地出现。
2014-12-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Two distinct transitions in spatially embedded multiplex networks
多层基础设施通常是相互依赖的，一层中的节点依赖于另一层中的邻近节点来运行。由于较长链路的建设成本，每层中的链路通常具有有限的长度。在这里，我们模拟这样的系统作为一个多路复用网络组成的两个或更多的层，每个链接的特征地理长度，嵌入在二维空间。这相当于一个二维的相互依赖的空间嵌入网络系统，其中连接链接的长度受到限制，但不断变化，而依赖链接的长度始终为零。我们发现两个不同的渗流过渡行为取决于特征长度，$ζ$，链接。当$ζ$大于某个临界值$ζ_c$时，发生突变的一阶跃迁，而对于$ζ<ζ_c$，跃迁是连续的。我们表明，尽管在单层网络中增加$ζ$会降低渗透阈值$p_c$，但在多重网络中，它会产生相反的效果：将$p_c$增加到$ζ=ζ_c$的最大值。通过为空间嵌入的相互依赖和多重网络提供一个更现实的拓扑模型，并强调其相似之处，基于格的模型，我们提供了一个新的方向，更详细的未来研究。
2015-05-07 physics.soc-ph
Two phase transitions in modular multiplex networks
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）；Northeastern University（东北大学）；Yeshiva University（叶史瓦大学）
研究模块化多层网络中的两个相变现象，揭示其与单层网络的不同行为及临界阈值。
2026-02-10 physics.soc-ph
Suppressing disease spreading by using information diffusion on multiplex networks
尽管信息扩散与疾病传播之间存在着相互作用，但目前对二者之间系统协同进化机制的实证研究还很缺乏。本文利用实际数据和提出的多重网络传播模型，研究了信息与疾病传播的协同进化机制和动力学。我们的实证分析发现，信息和疾病传播动力之间的不对称的相互作用。从理论框架和广泛的随机数值模拟中获得的结果表明，信息爆发可以在通信网络中由其自身的传播动力学或接触网络上的疾病爆发触发，但疾病阈值不受信息传播的影响。我们的关键发现是，存在一个最佳的信息传输速率，显着抑制疾病的传播。我们发现，在所提出的模型中的动态的时间演化定性地同意与现实世界的传播过程中的最佳信息传输速率。
2016-06-03 physics.soc-ph
Optimal percolation in correlated multilayer networks with overlap
多层网络在随机攻击和有针对性的攻击下容易发生突发级联故障，但目前提出的大部分有针对性的攻击算法主要是在不相关的系统上进行测试的。在这里，我们表明，一个多层网络的临界渗流集的大小是由层间的程度相关性和边缘重叠的存在下，大大影响。我们提供了大量的数值证据，证实了最先进的最佳渗流策略始终无法识别合成和现实世界的相关多层网络中的最小渗流集，从而高估了它们的鲁棒性。我们提出了两个新的目标定位算法，基于本地估计的路径中断远离一个给定的节点，和一个家庭的帕累托有效的战略，考虑到层内和层间的竞争，并可以很容易地扩展到多路复用网络的任意层数。我们表明，这些策略始终优于现有的攻击算法，在合成和现实世界的多重网络，并提供了一些有趣的见解的相互作用的相关性和重叠，在确定现实世界的多层网络的超脆弱性。总的来说，论文中提出的结果表明，我们还远远没有完全确定决定多路复用网络对有针对性攻击的鲁棒性的显著成分。
2020-07-22 cond-mat.stat-mech cs.SI physics.soc-ph
Critical properties of Heider balance on multiplex networks
该研究针对人际关系多面性的特点，构建了层内遵循Heider动力学、层间为Ising相互作用的多层网络Heider平衡模型，通过平均场分析与仿真发现其临界温度更高、相变行为更复杂，揭示了二者的复杂相互作用。
2023-10-05 physics.soc-ph
Complex social contagion induces bistability on multiplex networks
社会强化机制是信息技术生态系统中普遍存在的一种现象，近年来引起了人们的广泛关注。虽然社会强化对单层网络的影响已经有了很好的记录，但需要扩展到多层网络，以研究来自不同社交圈的强化如何影响传播动态。为此，我们将多层社会强化到多重网络上的不知情者-传播者-无知（SIS）模型。我们的理论分析结合了成对方法和平均场论，并与大规模模拟结果吻合良好。令人惊讶的是，我们发现这种复杂的社会传染机制触发了双稳态现象的出现，灭绝和爆发状态共存。特别是，在这一地区出现了稳定流行的滞后环，这解释了为什么在现代社会中对谣言传播的斗争是长期和困难的。此外，我们表明，最终状态的传染区域依赖于初始密度的采用者，其临界值降低的传染性或多层加固的增加。特别是，我们强调两个可能的条件爆发的社会传染：拥有大的传染传递性，或拥有大的初始密度的采用者具有强大的多层加固。我们的研究结果揭示了多元化网络中社会强化的不可忽视的力量，这为设计有效的营销和促进创新等传播行为策略提供了启示。
2021-05-25 cs.SI physics.soc-ph
Hidden transition in multiplex networks
弱多重渗流将渗流推广到多层网络，表示为具有由多种类型（颜色）的边连接的公共节点集的网络。我们报告了一个新的不连续相变在这个问题。这种反常的转变发生在没有未连接节点的三层或更多层网络中，即$P(0)=0$。在控制参数的临界值之上，节点或边缘的极小部分$Δ$的移除触发故障级联，其以网络的完全崩溃或系统基本上完好无损地恢复稳定而结束。不连续性不伴随着巨分支的任何奇异性，与通常出现在此类问题中的不连续混合过渡相反。控制参数是每层中具有单个连接的节点的分数，$Π=P(1)$。我们得到的崩溃时间和弛豫时间的渐近表达式，以上和以下的临界点$Π_c$，分别。在极限$Δ\to0$中，$Π>Π_\text{c}$的完全塌陷需要时间$T \propto 1/(Π-Π_\text{c})$，而在$Π_\text{c}$以下存在指数松弛，松弛时间为$τ\propto 1/[Π_\text{c}-Π]$。
2022-03-14 cond-mat.dis-nn physics.soc-ph
Interacting opinion and disease dynamics in multiplex networks: discontinuous phase transition and non-monotonic consensus times
意见形成和疾病传播是复杂网络中研究最多的动力学过程。在现实社会中，这两个过程是相互依存、相互影响的。然而，很少有人知道的影响观点动力学对疾病动力学，反之亦然，因为大多数研究将它们分开处理。在这项工作中，我们研究的动态选民模型的意见形成交织在一起的疾病传播的接触过程中，通过两种类型的连接，社会和接触互动的代理人的人口。这两个相互作用的动态发生在两层网络上，通过两个网络中存在的链路的一部分$q$耦合。代理更新其状态的概率取决于交互伙伴的意见和疾病状态。我们发现，观点动力学对疾病传播的性质有显著的影响。最重要的是，从一个健康的接触过程中观察到的地方病阶段的平滑（连续）过渡，成为突然（不连续）的两层系统。因此，忽视社会动态对流行病传播的影响可能会导致对传播的实际规模的错误估计。此外，当耦合$q$超过阈值时，发现地方病-健康的不连续转变。此外，我们发现，疾病的动力学延迟的意见共识，导致共识时间的变化非单调与$q$在一个大范围的模型的参数。平均场方法表明，意见和疾病的耦合动力学可以近似描述的选民模型的动态解耦的接触过程，有效的意见和疾病传播的概率。
2017-05-02 physics.soc-ph
Abrupt efficiency collapse in real-world complex weighted networks: robustness decrease with link weights heterogeneity
在这里，我们报告了五个高质量的真实世界的复杂加权网络的鲁棒性的全面分析的错误和攻击的节点和链接。我们分析了C. Elegans，货船，E。大肠杆菌，美国机场和人脑现实世界的复杂加权网络。我们使用二进制（例如，最大连接集群LCC和二进制效率Effbin）或加权网络结构（例如，效率Eff和总能量信息En）的网络损坏的措施。我们发现，删除一小部分的节点和链接，分别具有较高的强度和重量触发的加权功能的措施突然崩溃，而措施，评估二进制拓扑连通性几乎不受影响。这些发现揭示了现实世界复杂网络的一个有问题的响应状态，其中一小部分节点链接的攻击使这些系统处于连接但非常低效的状态。我们的研究结果揭示了鲁棒性可能被严重高估，只关注组件的连通性。最后，为了理解网络鲁棒性通常如何受到链接权重异质性的影响，我们在现实世界网络的拓扑结构上随机分配链接权重。我们发现，高度异构的网络经历了一个更快的效率下降的节点-链接删除：即现实世界中的复杂网络的鲁棒性对随机攻击比攻击是负相关的链接权重的异质性。
2019-01-18 physics.bio-ph physics.soc-ph
Coupled dynamics of endemic disease transmission and gradual awareness diffusion in multiplex networks
本研究提出多重网络中意识扩散与疾病传播的耦合模型，解析阈值并验证准确性，揭示强意识形成对疫情控制的关键作用。
2022-10-21 cs.SI nlin.AO physics.soc-ph
Critical behavior of cascading failures in overloaded networks
针对过载网络级联故障相变的临界指数与普适类尚不明确的问题，研究含空间特征链路长度网络的链路失效过载击穿，发现其突变特征与互依网络相似，弱嵌入系统呈混合阶相变、强嵌入系统呈纯一阶相变。
2024-03-06 physics.soc-ph
One node driving synchronisation
复杂网络中行为的突然变化可以由单个节点触发。这项工作描述了一个节点的行为如何影响整个网络所形成的耦合相位振荡器与异质耦合强度的动力学基础。相位振荡器的同步与固有频率的分布无关，弱地依赖于网络的大小，但高度依赖于仅一个关键振荡器，该关键振荡器在旋转坐标系中的固有频率与其耦合强度之间的比率是最大的。这一结果是基于一种新的方法来计算临界耦合强度的相位振荡器出现频率同步。此外，我们还提出了一种近似计算同步振荡器相角的解析方法。
2015-12-11 nlin.AO physics.soc-ph
Predicting Lifetime of Dynamical Networks Experiencing Persistent Random Attacks
对复杂系统从一种状态突然翻转到另一种状态的临界点的经验估计是网络科学中剩余的挑战之一。然而，由于临界转变的随机性，人们普遍认为临界点很难估计，甚至更难预测这种转变发生的时间[1-4]。我们分析了一类经历持续攻击的衰减动态网络，其中攻击的大小由内部故障的概率来量化，并且内部故障有可能是永久性的。当活跃邻居的比例下降到临界阈值时，级联故障触发网络崩溃。对于这类网络，我们发现无论是数字和分析，网络崩溃的时间，相当于网络的生命周期，是反向依赖于攻击的大小和grammically依赖于阈值。我们分析了永久性攻击如何影响动态网络的鲁棒性，并使用网络生命周期作为衡量动态网络鲁棒性的一个指标，为系统动力学提供了新的方法论见解。
2014-07-08 cs.SI physics.soc-ph
