网络复杂适应系统中的速率诱导转变：跨生态、社会与社会生态系统的动力学与管理启示探索
物理与社会
2023-09-15 v1 多智能体系统
动力系统
适应与自组织系统
摘要
从生态系统到经济体的复杂适应系统（CASs）是开放系统，且 inherently 依赖外部条件。虽然系统可基于外部条件变化幅度从一个状态转变到另一状态，但变化速率——无论幅度大小——也可能因称为速率诱导转变（RIT）的现象导致系统状态改变。本研究提出一个新框架，通过局部模型和网络扩展刻画CASs中的RIT，其中每个节点有助于其他节点的结构适应性。我们的发现揭示了RIT如何发生在临界环境变化速率下：度较低的节点因连接较少、适应能力弱而首先 tipping；度较高的节点因其适应性来源（低度节点）崩溃而较晚 tipping。该模式在各种网络结构中持续存在。我们的研究呼吁在管理CASs时采用更广阔的视角，强调不仅需关注外部条件的阈值，也需关注这些条件的变化速率，特别是在贡献于焦点系统韧性的周边系统崩溃的背景下。我们的分析方法为设计减轻RIT影响并增强生态、社会及社会生态系统韧性的管理政策开辟了路径。这些政策可包括控制环境变化速率、培育系统适应性、实施适应性管理策略以及建设能力与知识交流。我们的研究增进了对RIT动力学的理解，并为面对快速环境变化的复杂适应系统有效管理策略提供信息。
引用
@article{arxiv.2309.07449,
title = {Rate-Induced Transitions in Networked Complex Adaptive Systems: Exploring Dynamics and Management Implications Across Ecological, Social, and Socioecological Systems},
author = {Vítor V. Vasconcelos and Flávia M. D. Marquitti and Theresa Ong and Lisa C. McManus and Marcus Aguiar and Amanda B. Campos and Partha S. Dutta and Kristen Jovanelly and Victoria Junquera and Jude Kong and Elisabeth H. Krueger and Simon A. Levin and Wenying Liao and Mingzhen Lu and Dhruv Mittal and Mercedes Pascual and Flávio L. Pinheiro and Juan Rocha and Fernando P. Santos and Peter Sloot and Chenyang and Su and Benton Taylor and Eden Tekwa and Sjoerd Terpstra and Andrew R. Tilman and James R. Watson and Luojun Yang and Senay Yitbarek and Qi Zhan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.07449},
year = {2023}
}
备注
25 pages, 4 figures, 1 box, supplementary information