Hypernetwork modeling and topology of high-order interactions for complex systems

成对比较 计算机科学 复杂系统 统计力学 复杂网络 理论计算机科学 拓扑(电路) 人工智能 统计物理学 数学 物理 组合数学 万维网
作者
Feng Li,Huiying Gong,Shen Zhang,Xiang Liu,Yu Wang,Jincan Che,Ang Dong,Christopher Griffin,Claudia Gragnoli,Jie Wu,Shing‐Tung Yau,Rongling Wu
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:121 (40): e2412220121-e2412220121 被引量:16
标识
DOI:10.1073/pnas.2412220121
摘要

Interactions among the underlying agents of a complex system are not only limited to dyads but can also occur in larger groups. Currently, no generic model has been developed to capture high-order interactions (HOI), which, along with pairwise interactions, portray a detailed landscape of complex systems. Here, we integrate evolutionary game theory and behavioral ecology into a unified statistical mechanics framework, allowing all agents (modeled as nodes) and their bidirectional, signed, and weighted interactions at various orders (modeled as links or hyperlinks) to be coded into hypernetworks. Such hypernetworks can distinguish between how pairwise interactions modulate a third agent (active HOI) and how the altered state of each agent in turn governs interactions between other agents (passive HOI). The simultaneous occurrence of active and passive HOI can drive complex systems to evolve at multiple time and space scales. We apply the model to reconstruct a hypernetwork of hexa-species microbial communities, and by dissecting the topological architecture of the hypernetwork using GLMY homology theory, we find distinct roles of pairwise interactions and HOI in shaping community behavior and dynamics. The statistical relevance of the hypernetwork model is validated using a series of in vitro mono-, co-, and tricultural experiments based on three bacterial species.
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
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
科研小叶发布了新的文献求助10
1秒前
Asystasia7发布了新的文献求助10
1秒前
昏睡的蟠桃应助俗丨采纳,获得200
1秒前
2秒前
3秒前
3秒前
白菜豆腐汤应助小赵采纳,获得10
4秒前
搜集达人应助长命百岁采纳,获得10
4秒前
4秒前
AAAA发布了新的文献求助10
4秒前
lemon完成签到,获得积分10
5秒前
汉堡包应助times采纳,获得10
5秒前
5秒前
小小溪发布了新的文献求助10
5秒前
852应助开始觉得好看采纳,获得10
5秒前
ale应助wccc采纳,获得10
5秒前
labor发布了新的文献求助10
6秒前
隐形猫咪发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
赘婿应助虚化采纳,获得10
7秒前
独特靖巧发布了新的文献求助10
7秒前
Haichao.Zhao完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
ShiYanYang完成签到,获得积分10
8秒前
Aniu发布了新的文献求助30
8秒前
Planet发布了新的文献求助10
8秒前
菌菌发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
脑洞疼应助vv采纳,获得10
10秒前
10秒前
molihuakai应助cyll采纳,获得10
10秒前
谷粱诗云发布了新的文献求助10
10秒前
yulk发布了新的文献求助10
10秒前
wanci应助cstjx采纳,获得10
11秒前
科研通AI6.2应助Spark采纳,获得10
11秒前
chen发布了新的文献求助10
12秒前
AAAA完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
13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
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
适配Micro-LED色转换的高兼容性量子点负性光刻胶制备与工艺研究 500
Direct and Iterative Linear System Solvers 500
Vander's Renal Physiology第10版 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7308762
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8926174
关于积分的说明 18916893
捐赠科研通 6971132
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3212834
关于科研通互助平台的介绍 2381358
邀请新用户注册赠送积分活动 2190616