复杂网络中的模式如何影响关键阈值的失衡级联：从微观到宏观的连接
摘要：微观交互结构(motifs)如何影响图式推倒元素网络中的连锁反应的发生是本研究的探究对象。我们比较了Erd"os-Rényi网络和亚马逊雨林一个典型的水分循环网络中的连锁反应的特性。在这些网络中，决定性的小尺度motifs是前馈环路、次级前馈环路、零环路和邻近环路。在所有motifs中，前馈环路motifs在连锁反应中表现出色，因为它降低了启动连锁反应所需的关键耦合强度，这种降低比其他motifs要大。我们发现，对于这个motif，关键耦合强度的降低比一对推倒元素的关键耦合要少11\%。对于高度连接的网络，我们的分析结果显示，耦合的前馈环路与关键耦合强度的90\%显著降低相关。对于高度集聚的亚马逊水分循环网络，我们观察到每个四个研究的motifs都有非常高的motif出现率，这表明这些区域更加脆弱。motifs的出现率比随机的Erd"os-Rényi网络高一个数量级。这强调了局部交互结构对于全局连锁反应的出现和网络整体稳定性的重要性。
作者：Nico Wunderling, Benedikt Stumpf, Jonathan Kr"onke, Arie Staal, Obbe A. Tuinenburg, Ricarda Winkelmann and Jonathan F. Donges
论文ID：2001.02169
分类：Adaptation and Self-Organizing Systems
分类简称：nlin.AO
提交时间：2020-11-11