物理学 > 物理与社会
[提交于 2023年11月10日
(v1)
,最后修订 2023年11月13日 (此版本, v2)]
标题: 循环动态消息传递用于网络上的流行病
标题: Recurrent Dynamic Message Passing with Loops for Epidemics on Networks
摘要: 几种理论方法已被开发用于近似网络上的流行率和流行阈值。 其中,递归动态消息传递(rDMP)理论通过防止网络边上的回音室效应,提供了最先进的性能。 然而,rDMP理论是通过直观的随意方式推导出来的,缺乏坚实的理论基础,导致了概率不一致的缺陷。 此外,现实世界的网络是聚类的,并充满了像三角形这样的局部环,而rDMP基于局部树状网络结构的假设,这使得rDMP在实际应用中可能效率不高。 在本工作中,针对循环状态的流行病,我们首先证明了回音室效应不仅存在于边上,也存在于局部环中,rDMP-like方法无法避免。 然后,我们以一种系统的方式纠正rDMP的不足,从而自然地引入了新的高阶动态消息,扩展了rDMP以处理局部环。 通过对扩展的消息传递方程进行线性化,给出了一个新的流行病阈值估计,即由一个名为三角形非回溯矩阵的矩阵的主特征值的倒数给出。 在合成和现实世界网络上进行的数值实验评估了我们的方法,其有效性在流行病流行率和阈值预测任务中得到了验证。 此外,我们的方法有可能加快网络中免疫、影响力最大化和鲁棒性优化问题的求解。
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