Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > q-bio > arXiv:2507.02304

帮助 | 高级搜索

定量生物学 > 神经与认知

arXiv:2507.02304 (q-bio)
[提交于 2025年7月3日 ]

标题: 基于成对时滞传递熵的非线性网络重构

标题: Nonlinear Network Reconstruction by Pairwise Time-delayed Transfer Entropy

Authors:Kai Chen, Zhong-qi K. Tian, Yifei Chen, Songting Li, Douglas Zhou
摘要: 分析网络结构连通性对于理解跨学科复杂网络的动力学和功能至关重要。 在许多网络中,结构连通性是不可观测的,这需要通过因果推断方法进行推断。 其中,转移熵(TE)由于其无模型特性,是最广泛应用于因果度量的方法之一。 然而,TE在高维概率估计中常常面临维度灾难的问题,而推断出的因果连通性与潜在结构连通性之间的关系仍然不明确。 在这里,我们通过提出一种成对时间延迟转移熵(PTD-TE)方法来解决这些问题。 我们理论上建立了PTD-TE值与节点耦合强度之间的二次关系,并证明了其对维度问题的免疫性和广泛的适用性。 在生物神经网络、非线性物理系统和脑电生理数据上的测试表明,PTD-TE能够实现一致且高性能的重构。 与现有的一系列网络连通性重构方法相比,PTD-TE在准确性和抗噪声能力方面在各种网络系统中都优于这些方法。 我们的框架为非线性现实世界网络的结构连通性推断提供了一个可扩展、模型无关的工具。
摘要: Analyzing network structural connectivity is crucial for understanding dynamics and functions of complex networks across disciplines. In many networks, structural connectivity is not observable, which requires to be inferred via causal inference methods. Among them, transfer entropy (TE) is one of the most broadly applied causality measure due to its model-free property. However, TE often faces the curse of dimensionality in high-dimensional probability estimation, and the relation between the inferred causal connectivity and the underlying structural connectivity remains poorly understood. Here we address these issues by proposing a pairwise time-delayed transfer entropy (PTD-TE) method. We theoretically establish a quadratic relationship between PTD-TE values and node coupling strengths, and demonstrate its immunity to dimensionality issues and broad applicability. Tests on biological neuronal networks, nonlinear physical systems, and electrophysiological data show PTD-TE achieves consistent, high-performance reconstructions. Compared to a bunch of existing approaches for network connectivity reconstruction, PTD-TE outperforms these methods across various network systems in accuracy and robustness against noise. Our framework provides a scalable, model-agnostic tool for structural connectivity inference in nonlinear real-world networks.
评论: 27页,11图
主题: 神经与认知 (q-bio.NC)
引用方式: arXiv:2507.02304 [q-bio.NC]
  (或者 arXiv:2507.02304v1 [q-bio.NC] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.02304
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Kai Chen [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 7 月 3 日 04:21:49 UTC (1,450 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
q-bio.NC
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
q-bio

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号