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具有分形形态的空间系统的网络效率:一种几何图方法

材料科学 2023-11-01 v2 计算物理

摘要

空间网络的功能特征取决于拓扑结构与物理结构之间非平凡的关系。在此,我们探究具有径向对称与无序分形形态的空间网络中这一关系。在几何图方法下,我们量化了系统从中心到边界以及整个网络结构的信息交换效率。主要考虑两种无序分形形成的范式模型,即弹道聚集与扩散限制聚集模型,并补充考虑Viscek与Hexaflake分形,以及Kagome与六边形晶格。首先,我们表明复杂树状形态相较规则构型具有重要优势,例如对不同分形维数具有不变的结构代价。此外,尽管这些系统在空间上已知是无标度的,但对于欧氏连通参数的不同取值它们具有有界度分布,因此并不代表普通的无标度网络。最后,与规则结构相比,分形树如预期般脆弱且整体低效,然而我们表明,仅需考虑超出最近邻的极短欧氏连通,其效率便可在相似代价下变得与鲁棒的六边形晶格相近。

关键词

引用

@article{arxiv.2205.07151,
  title  = {Network efficiency of spatial systems with fractal morphology: a geometric graphs approach},
  author = {A. C. Flores-Ortega and J. R. Nicolás-Carlock and J. L. Carrillo-Estrada},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2205.07151},
  year   = {2023}
}

备注

Spatial networks, fractal morphology, network efficiency