人类出行的标度律
统计力学
2009-11-11 v1
摘要
个体在空间上的动态再分布是地理尺度上各种时空现象的关键驱动力。它可以同步相互作用物种的种群、使其稳定并丰富基因库[1-3]。例如,人类出行是传染病地理传播的原因[4-9]。鉴于国际贸易的增长、人类流动性的增强以及即将到来的甲型流感疫情[10],了解人类出行的动力学和统计特性因此具有根本重要性。尽管其作用至关重要,但在地理尺度上对这些特性的定量评估仍然难以实现,而模型中仍普遍假设人类以扩散方式分散。在此,我们通过分析美国纸币的流通,对人类出行统计进行了可靠且定量的评估。基于超过一百万次个体位移的全面数据集,我们发现分散在两个方面表现出反常性。首先,出行距离的分布呈幂律衰减,表明纸币的轨迹类似于被称为莱维飞行的无标度随机游走。其次,在时间T内停留在一个小的空间受限区域内的概率由代数长尾主导,这削弱了超扩散传播。我们表明,人类出行行为可以在许多时空尺度上通过一个双参数连续时间随机游走模型以惊人的精度进行数学描述,并得出结论:地理尺度上的人类出行是一个矛盾的有效超扩散过程。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0605511,
title = {The scaling laws of human travel},
author = {D. Brockmann and L. Hufnagel and T. Geisel},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0605511},
year = {2009}
}