凝聚态物理 > 统计力学
[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
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。
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