供应与生产网络：从鲱鱼效应到商业周期

网络理论正在快速改变我们对复杂系统的理解，但拓扑特征对于代谢网络、食物网、生产系统、信息网络或电网级联故障的动态行为的相关性仍需进一步探索。基于供应网络的简单模型，我们提供了对生物、生态、经济和工程系统中观察到的不稳定性和振荡现象的解释。我们发现，大多数供应网络即使其单元——以及这些单元的线性链——行为呈非振荡时，也显示出阻尼振荡。此外，阻尼振子构成的网络倾向于产生增长的振荡。这一意想不到的行为为，例如商业周期和振荡或脉冲过程的新解释提供了可能。材料流动的网络结构本身成为不稳定性的来源，周期性变化是去中心化调整的内在特征。特别是，我们展示了如何将生产和供应网络视为由平衡方程和生产速度调整方程控制的运输问题。对于不同的拓扑结构（包括顺序供应链、供应圆、供应梯和供应层级），研究了供应网络的稳定性和动态行为。推导了绝对和对流不稳定性的解析条件。经观察到的供应链中的鲱鱼效应被解释为基于共振效应的对流不稳定性形式。该理论应用于生产网络优化具有巨大的优化潜力。