Degree-based attacks are not optimal for desynchronization in general networks
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资源说明:在复杂网络系统中抑制有害同步现象已经引起越来越多人的关注,这些同步现象出现在多种背景中,包括癫痫发作、互联网和交通拥堵。传统上人们认为,通过破坏网络中最重要的节点(即度数高的节点)可以有效缓解同步。然而,这种方法在更一般的情况下,如均匀(随机)或小世界网络中可能表现不佳。本文探讨了网络拓扑特性,如异质性对网络去同步化的影响。特别地,我们提出了一种拓扑感知方案,该方案通过考虑节点之间的连接模式来选择拓扑上足够多样化的对抗节点,从而可以影响网络中尽可能多的节点,导致全局性的更大破坏同步的效果。我们的方案在各种网络系统上表现出显著改善的性能,包括均匀网络、小世界网络以及甚至是无标度网络。 同步现象是在各种自然和人工系统中普遍存在的现象,从社会学到工程学再到神经科学,无所不包。例如,在社会组织中,我们常常见到协调一致的行为,例如节奏性的掌声。在电子工程中,使用同步信号来同步子系统。在神经系统中,一组相互作用的神经元提供了复杂的生物电信号处理。 本文研究的背景是,在各种网络系统中抑制有害同步现象引起了广泛的兴趣。同步作为一种普遍现象,不仅仅是在特定领域内发生,例如在社会科学、工程学、神经科学等领域中观察到的现象。同步可以由“钟信号”在电子工程中同步子系统,或是在神经科学中由互动的神经元群体产生复杂的生物电信号处理。 在解决如何在网络中实现去同步化方面,本研究发现,通过针对度数高的节点进行攻击的传统方法并不一定在所有类型的网络结构中都是最优的。研究指出,在均匀网络、小世界网络和无标度网络中,网络的拓扑特性,特别是网络的异质性,对去同步化的影响很大。因此,文中提出了一个能够识别和利用网络拓扑异质性的新方案,该方案通过分析节点间的连接模式来选择那些拓扑上多样化的对抗节点。其核心思想是通过破坏这些多样化的节点来尽可能地影响网络中的大多数节点,从而对整个网络的同步状态产生全局性的、更强的破坏力。 通过这样的方案,研究表明在各种不同的网络环境中,去同步化的能力得到了显著的增强。这包括那些具有均匀节点度分布的网络、小世界网络,以及网络中节点度分布高度异质的无标度网络。从技术角度来看,这对于设计更加有效的去同步化策略提供了新的思路。通过优化方案能够提升网络去同步化的效果,以减少癫痫发作的影响,减少互联网中的拥堵,或在交通系统中预防交通堵塞。这也是网络控制和网络科学领域中非常重要的研究方向。
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