分层依赖网络中的沙漏效应

许多分层模块化系统的结构类似于沙漏。这种“沙漏效应”意味着系统通过相对较少的中间模块从许多输入生成许多输出，这些中间模块对整个系统的运行至关重要，被称为沙漏的腰部。我们一般性地研究沙漏效应，即针对未必分层的分层依赖网络。我们的分析聚焦于遍历每个顶点的源到目标依赖路径的数量，并将依赖网络的核心识别为共同覆盖几乎所有依赖路径的最小顶点集。然后我们检查给定网络是否表现出沙漏属性，将其核心大小与保留原始网络中每个目标的源依赖关系的“扁平”（即非分层）网络进行比较。作为对沙漏效应的可能解释，我们提出了复用偏好（Reuse Preference, RP）模型，该模型捕捉新模块复用具有相似复杂性的中间模块而不是直接连接到源或低复杂性模块的偏置。我们将提出的框架应用于来自技术、自然和信息系统等不同领域的依赖网络，表明所有这些网络都表现出一般的沙漏属性，但程度不同且腰部特征不同。