Et gennembrud i estimering af størrelsen af ​​et (for det meste skjult) netværk

En nyopdaget forbindelse mellem kontrolteori og netværks dynamiske systemer kunne hjælpe med at vurdere størrelsen af ​​et netværk, selv når en lille del er tilgængelig.

At forstå spredningen af ​​coronavirus kan være det mest alarmerende og seneste eksempel på et problem, der kunne drage fordel af et større kendskab til netværks dynamiske systemer, men videnskabsmænd og matematikere har i årevis kæmpet med måder at drage nøjagtige slutninger om disse komplekse systemer ved at arbejde med delvise data fra tilgængelige målinger.

I en ny Fysisk gennemgangsbreve papir, New York University Tandon School of Engineering Institute Professor Maurizio Porfiri demonstrerer en dybtgående sammenhæng mellem matematisk kontrolteori og problemet med at bestemme størrelsen af ​​et netværks dynamisk system ud fra tidsserien af ​​nogle tilgængelige enheder. For homogene netværk – hvor hver enhed spiller det samme – kan det være tilstrækkeligt at få adgang til kun 10 % af enhederne til nøjagtigt at udlede størrelsen af ​​hele netværket, slutter Porfiri.

Men den samme tilgang mislykkes for heterogene netværk, som er langt mere almindelige inden for komplekse systemer:Tænk på det tidlige stadie af det nye coronavirus-udbrud, hvor hver person oplevede en vidt forskellig vifte af kontakter på grund af deres sociale og professionelle liv. Derfor, Forfatteren anbefaler forsigtighed med at konkludere størrelsen af ​​et netværks dynamiske system ud fra tilgængelige målinger, når information om netværkets beskaffenhed mangler.

"Fra naturlige til teknologiske omgivelser, netværks dynamiske systemer udgør en kraftfuld tilgang til at studere kollektiv dynamik. Størrelsen af ​​systemet er nok dets mest fundamentale egenskab, men sjældent har vi adgang til så kritisk information, "Forklarede Porfiri. Hans forskning giver matematisk bevis for en modelfri tilgang offentliggjort sidste år af forskere fra University of Oldenberg og Technical University of Dresden.

"Validity and Limitations of the Detection Matrix to Determination Hidden Units and Network Size from Perceptible Dynamics" er udgivet i Fysisk gennemgangsbreve .