Predicting network dynamics without requiring the knowledge of the interaction graph

子空间拓扑 计算机科学 网络拓扑 拓扑(电路) 网络动力学 图形 非线性系统 复杂网络 动态网络分析 生物网络 理论计算机科学 数学 人工智能 离散数学 组合数学 物理 操作系统 万维网 量子力学 计算机网络
作者
Bastian Prasse,Piet Van Mieghem
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:119 (44) 被引量:1
标识
DOI:10.1073/pnas.2205517119
摘要

A network consists of two interdependent parts: the network topology or graph, consisting of the links between nodes and the network dynamics, specified by some governing equations. A crucial challenge is the prediction of dynamics on networks, such as forecasting the spread of an infectious disease on a human contact network. Unfortunately, an accurate prediction of the dynamics seems hardly feasible, because the network is often complicated and unknown. In this work, given past observations of the dynamics on a fixed graph, we show the contrary: Even without knowing the network topology, we can predict the dynamics. Specifically, for a general class of deterministic governing equations, we propose a two-step prediction algorithm. First, we obtain a surrogate network by fitting past observations of every nodal state to the dynamical model. Second, we iterate the governing equations on the surrogate network to predict the dynamics. Surprisingly, even though there is no similarity between the surrogate topology and the true topology, the predictions are accurate, for a considerable prediction time horizon, for a broad range of observation times, and in the presence of a reasonable noise level. The true topology is not needed for predicting dynamics on networks, since the dynamics evolve in a subspace of astonishingly low dimension compared to the size and heterogeneity of the graph. Our results constitute a fresh perspective on the broad field of nonlinear dynamics on complex networks.
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
块块发布了新的文献求助10
1秒前
青衣北风发布了新的文献求助10
1秒前
shinn发布了新的文献求助10
2秒前
xuexi发布了新的文献求助10
3秒前
小灯完成签到,获得积分10
8秒前
M1完成签到,获得积分10
10秒前
英姑应助花里胡哨hh159采纳,获得10
10秒前
10秒前
momo完成签到 ,获得积分10
12秒前
15秒前
CodeCraft应助当康康采纳,获得10
16秒前
Rondab应助高挑的幻翠采纳,获得10
17秒前
17秒前
领导范儿应助KKKkkkkk采纳,获得10
17秒前
甜妹i怎么会不甜完成签到,获得积分10
18秒前
可爱的函函应助222采纳,获得10
19秒前
1234发布了新的文献求助10
22秒前
23秒前
bkagyin应助zou采纳,获得30
24秒前
科研通AI2S应助积极的帽子采纳,获得10
24秒前
马琛尧完成签到 ,获得积分10
25秒前
Sean发布了新的文献求助10
26秒前
坚强的寒风完成签到,获得积分10
26秒前
zhangzhisenn发布了新的文献求助10
26秒前
28秒前
28秒前
28秒前
28秒前
28秒前
洋洋完成签到,获得积分10
28秒前
马琛尧关注了科研通微信公众号
29秒前
30秒前
32秒前
222发布了新的文献求助10
32秒前
32秒前
眠茶醒药发布了新的文献求助20
33秒前
33秒前
旋律发布了新的文献求助10
33秒前
大饼卷肉发布了新的文献求助10
35秒前
36秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Technical Brochure TB 814: LPIT applications in HV gas insulated switchgear 1000
Immigrant Incorporation in East Asian Democracies 600
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
A Preliminary Study on Correlation Between Independent Components of Facial Thermal Images and Subjective Assessment of Chronic Stress 500
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 3967544
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3512763
关于积分的说明 11165008
捐赠科研通 3247759
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1794027
邀请新用户注册赠送积分活动 874808
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 804528