一种对多依赖更高阶网络在级联故障下的鲁棒性研究
社会与信息网络
2025-09-30 v1 物理与社会
摘要
在现实世界中，网络的稳定运行通常离不开其他网络之间的相互支持。在这种互依赖网络中，一个层中的节点可能依赖另一个层中的多个节点，形成复杂的一对多依赖关系。同时，层内多个节点之间也可能存在更高阶的相互作用，这增加了层内的连通性。然而，现有的关于一对多互依赖研究往往忽视了层内的更高阶结构，缺乏一种针对跨层依赖的统一理论框架。此外，当前关于互依赖更高阶网络的研究通常假设理想化的一对一跨层依赖，这并不反映现实系统的复杂性。这些局限性阻碍了我们全面理解此类网络抵御故障的能力。因此，本文研究了在随机攻击下的一对多互依赖更高阶网络的鲁棒性。根据节点生存是否只需至少一条依赖边，或需要多条依赖边，我们提出了四种跨层互依赖条件，并分析了在由随机攻击引发的级联故障后网络的鲁棒性。利用 percolation 理论，我们建立了一个统一的理论框架，揭示了层内更高阶相互作用结构与跨层耦合参数如何影响网络可靠性和系统韧性。此外，我们将研究扩展到部分互依赖的超图上。我们在基于合成数据和真实数据的互依赖超图上验证了理论分析，为增强网络可靠性的网络设计提供了洞见。
引用
@article{arxiv.2509.23716,
title = {Robustness of One-to-Many Interdependent Higher-order Networks Against Cascading Failures},
author = {Cheng Qian and Dandan Zhao and Bo Zhang and Ming Zhong and Jianmin Han and Shenghong Li and Hao Peng and Wei Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.23716},
year = {2025}
}