通过添加交叉排斥链接实现多层网络的弹性
适应与自组织系统
2022-03-04 v1 混沌动力学
摘要
由相同动力学单元组成的多层网络,通过添加选择性线性扩散交叉耦合链接,可对参数扰动具有弹性。任一时刻一个或多个网络节点中的参数漂移会破坏同步,导致网络性能失效甚至崩溃。我们曾提出 [PRE 95, 062204(2017)] 一种通过选择性添加交叉耦合链接的恢复策略,以在任意节点因参数失配(小或大)处于失效边缘时挽救网络同步。该概念被推广到双层多层网络,此时涌现的同步对小型或大型参数漂移均具有弹性。此外,同步态的稳定性从局部稳定性增强为同步的全局稳定性。通过添加交叉耦合,网络在所有未扰动节点中恢复完全同步,除被扰动节点外,这些节点与所有未扰动节点涌现出一类广义同步。广义同步表现为被扰动节点状态变量通过正比于失配的缩放因子作简单线性幅度响应。由表示节点动力学的线性流矩阵导出了一套系统规则,可帮助确定交叉耦合链接的连接矩阵。利用李雅普诺夫函数稳定性条件确定交叉耦合链接强度,进而确立多层网络同步的全局稳定性。我们通过解析结果和两个多层网络示例的数值模拟验证了所提耦合方案的有效性。第一个示例中,我们在每层使用非局部连接,节点动力学采用 FitzHugh-Nagumo 神经元模型。
引用
@article{arxiv.2203.01699,
title = {Resilience in multiplex networks by addition of cross-repulsive links},
author = {Suman Saha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.01699},
year = {2022}
}