Generalized network density matrices for analysis of multiscale functional diversity

计算机科学 统计物理学 模块化(生物学) 非线性系统 稳健性(进化) 动力系统理论 生命系统 复杂网络 生物网络 复杂系统 形式主义(音乐) 拓扑(电路) 理论计算机科学 生物系统 数学 物理 人工智能 量子力学 艺术 音乐剧 生物化学 化学 遗传学 组合数学 生物 万维网 视觉艺术 基因
作者
Arsham Ghavasieh,Manlio De Domenico
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:107 (4) 被引量:12
标识
DOI:10.1103/physreve.107.044304
摘要

The network density matrix formalism allows for describing the dynamics of information on top of complex structures and it has been successfully used to analyze, e.g., a system's robustness, perturbations, coarse-graining multilayer networks, characterization of emergent network states, and performing multiscale analysis. However, this framework is usually limited to diffusion dynamics on undirected networks. Here, to overcome some limitations, we propose an approach to derive density matrices based on dynamical systems and information theory, which allows for encapsulating a much wider range of linear and nonlinear dynamics and richer classes of structure, such as directed and signed ones. We use our framework to study the response to local stochastic perturbations of synthetic and empirical networks, including neural systems consisting of excitatory and inhibitory links and gene-regulatory interactions. Our findings demonstrate that topological complexity does not necessarily lead to functional diversity, i.e., the complex and heterogeneous response to stimuli or perturbations. Instead, functional diversity is a genuine emergent property which cannot be deduced from the knowledge of topological features such as heterogeneity, modularity, the presence of asymmetries, and dynamical properties of a system.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
桃子完成签到,获得积分10
1秒前
边牧小C应助swj采纳,获得10
1秒前
DireWolf完成签到 ,获得积分10
1秒前
愉快的楷瑞完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
呆萌代桃发布了新的文献求助10
2秒前
汉堡包应助11采纳,获得10
2秒前
斯文败类应助研友_Z1xNWn采纳,获得10
3秒前
ding应助给我个二硫碘化钾采纳,获得10
3秒前
谨慎不二发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
无限的胜发布了新的文献求助30
6秒前
666发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
枝杲发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
碧阳的尔风完成签到,获得积分10
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
couletian完成签到 ,获得积分10
8秒前
vivre223完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
唠叨的曼易完成签到,获得积分10
9秒前
wang1030完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
金爱玲发布了新的文献求助30
9秒前
tough_cookie完成签到 ,获得积分10
9秒前
何雨亭发布了新的文献求助10
9秒前
wenlong完成签到 ,获得积分10
9秒前
longwu完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
小李发布了新的文献求助30
10秒前
ceeray23发布了新的文献求助20
11秒前
hyf完成签到,获得积分10
11秒前
呆萌代桃完成签到,获得积分10
11秒前
AdventureChen完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Social Research Methods (4th Edition) by Maggie Walter (2019) 2390
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4009429
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3549323
关于积分的说明 11301690
捐赠科研通 3283833
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1810413
邀请新用户注册赠送积分活动 886275
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 811301