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 > cond-mat > arXiv:2508.09808

帮助 | 高级搜索

凝聚态物理 > 统计力学

arXiv:2508.09808 (cond-mat)
[提交于 2025年8月13日 ]

标题: 有向环作为复杂网络中信息处理的高阶单元

标题: Directed Cycles as Higher-Order Units of Information Processing in Complex Networks

Authors:Hardik Rajpal, Paul Expert, Vaiva Vasiliauskaite
摘要: 定向环是在自然、社会和人工网络中的基本模块,但它们不同的计算作用仍缺乏深入研究,尤其是在高阶结构和功能的背景下。 在本工作中,我们研究了两种类型的定向环——前馈环和反馈环——如何作为高阶结构来促进稀疏随机网络中信息的流动和整合,以及这些作用如何依赖于环的环境。 使用信息论度量,我们表明网络大小、稀疏性和相对方向性对定向环的信息处理能力有关键影响。 在一个没有首选全局方向的网络中,前馈环促进了更大的信息流动,而反馈环则允许更高的信息整合。 前馈环的相对方向及其引起的结构不一致性决定了其生成高阶行为的能力。 最后,我们证明,在原本为前馈结构的网络中引入反馈环会增加网络活动模式的多样性。 这些发现表明,定向环作为具有局部信息处理能力的计算模块,其能力取决于其所嵌入的结构。 通过定向环,我们强调了高阶结构与其在网络动态中可能引发的高阶行为之间的相互依赖关系。
摘要: Directed cycles form the fundamental motifs in natural, social and artificial networks, yet their distinct computational roles remain under-explored, particularly in the context of higher-order structure and function. In this work, we investigate how two types of directed cycles - feedforward and feedback - can act as higher-order structures to facilitate the flow and integration of information in sparse random networks, and how these roles depend on the environment of the cycles. Using information-theoretic measures, we show that network size, sparsity and relative directionality critically impact the information-processing capacities of directed cycles. In a network with no-preferred global direction, a feedforward cycle enables greater information flow and a feedback cycle allows for increased information integration. The relative direction of a feedforward cycle as well as the structural incoherence it induces, determines its capacity to generate higher-order behaviour. Finally, we demonstrate that introducing feedback loops into otherwise feedforward architectures increases the diversity of network activity patterns. These findings suggest that directed cycles serve as computational motifs with local information processing capabilities that depend on the structure they are embedded. Using directed cycles, we highlight the interdependence between higher-order structures and the higher-order order behaviour they can induce in the network dynamics.
主题: 统计力学 (cond-mat.stat-mech) ; 信息论 (cs.IT); 动力系统 (math.DS)
引用方式: arXiv:2508.09808 [cond-mat.stat-mech]
  (或者 arXiv:2508.09808v1 [cond-mat.stat-mech] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.09808
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

提交历史

来自: Vaiva Vasiliauskaite [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2025 年 8 月 13 日 13:42:28 UTC (3,605 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:
cond-mat.stat-mech
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-08
切换浏览方式为:
cond-mat
cs
cs.IT
math
math.DS
math.IT

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