稀疏情境耦合重塑多层超图中的扩散几何
物理与社会
2026-05-21 v1 社会与信息网络
定量方法
摘要
许多复杂系统组合密集的背景结构和稀疏的情境信息。我们引入了一个基于扩散的框架，用于分析稀疏特定层次如何重塑多层超图中的扩散几何。每个层次表示为加权超图，层次通过共享实体进行耦合，随机漫步于该耦合系统可诱导节点之间的多尺度扩散距离。我们将该框架应用于疾病条件下的基因网络，通过将稠密的 MSigDB 功能基因集层与稀疏的疾病特定 DGIdb 药物-基因超图耦合，选取来自 DDDB 和 HumanNet-GSP 用于定义外部基因权重。对于双相情感障碍、精神分裂症、白血病和乳腺癌，疾病特定层次在耦合系统中包含的基因比例不足 2%，但显著改变扩散距离和社区结构。中心性分析表明，这种不成比例的效应源于 DGIdb 关联基因在 MSigDB 派生的功能网络中占据影响位置。得到的扩散派生社区在抽样下保持稳定，并显示出后验功能富集的一致性，包括神经精神疾病中的信号和神经递质类别，以及癌症相关疾病中的免疫、翻译和代谢类别。社区层面的比较进一步揭示了不可归约于直接 DGIdb 基因重叠的疾病相似性，包括一种与近期医学证据一致的乳腺癌-精神分裂症关系。这些结果表明，稀疏情境层次可诱导可解释的非局部变化在更高阶网络几何中。
引用
@article{arxiv.2605.20454,
title = {Sparse Contextual Coupling Reshapes Diffusion Geometry in Multilayer Hypergraphs},
author = {Hao Ding and Sanjukta Krishnagopal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.20454},
year = {2026}
}