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
ff完成签到,获得积分10
刚刚
所所应助缓慢向日葵采纳,获得10
1秒前
文献蚂蚁发布了新的文献求助30
2秒前
玛卡巴卡发布了新的文献求助10
2秒前
酷波er应助chengzi采纳,获得10
2秒前
2秒前
冷静剑鬼完成签到,获得积分10
2秒前
路路完成签到,获得积分10
3秒前
单薄雪柳发布了新的文献求助10
3秒前
考拉完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
CarryLJR完成签到,获得积分10
3秒前
小二郎应助清风徐来采纳,获得20
3秒前
3秒前
合适依秋发布了新的文献求助10
3秒前
小安发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
ddd完成签到,获得积分10
5秒前
玄乙完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
惊鸿一面完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
贺贺发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
wen完成签到,获得积分20
7秒前
爆米花应助乔乔兔采纳,获得10
7秒前
7秒前
脑洞疼应助呃呃呃呃GG采纳,获得10
7秒前
7秒前
乐观的枕头完成签到,获得积分10
8秒前
小鹿儿发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
9秒前
111发布了新的文献求助10
9秒前
CarryLJR发布了新的文献求助10
10秒前
zkk给zkk的求助进行了留言
10秒前
976240952发布了新的文献求助10
10秒前
杰尼龟的鱼完成签到 ,获得积分10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Fermented Coffee Market 2000
PARLOC2001: The update of loss containment data for offshore pipelines 500
Critical Thinking: Tools for Taking Charge of Your Learning and Your Life 4th Edition 500
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 500
A Manual for the Identification of Plant Seeds and Fruits : Second revised edition 500
Constitutional and Administrative Law 400
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 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5261422
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4422535
关于积分的说明 13766643
捐赠科研通 4297013
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2357641
邀请新用户注册赠送积分活动 1354024
关于科研通互助平台的介绍 1315182