Emergent spatiotemporal heterogeneity in networked epidemics: Turing instability driven by topology and mobility

图灵 不稳定性 拓扑(电路) 计算机科学 分布式计算 理论计算机科学 统计物理学 物理 数学 组合数学 程序设计语言 机械
作者
Xinyu Wang,Fan Yao,Dandan Cui,Chen Li,Zhongmin Qian,Nan Sun,Xiangfeng Dai
出处
期刊:Chaos [American Institute of Physics]
卷期号:35 (6) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0272926
摘要

While pattern formation in reaction–diffusion systems has been widely explored for epidemics in continuous media, its manifestation in networked populations remains poorly understood. We propose a theoretical framework integrating metapopulation networks with susceptible–infected–susceptible epidemic dynamics, revealing how topology and mobility jointly drive emergent spatiotemporal heterogeneity through Turing instability. Linear stability analysis identifies critical thresholds where eigenvector localization in scale-free networks amplifies heterogeneity by destabilizing low-degree nodes. Numerical simulations demonstrate that an infection rate (β) governs epidemic magnitude and pattern geometry, while a network degree distribution shapes a hierarchical phenomenon. Analytical solutions quantify how hub nodes suppress local instability, yet enhance global transmission. This work establishes Turing mechanisms as fundamental to networked epidemic patterns, bridging network science with reaction–diffusion theory. Our findings offer predictive tools for identifying high-risk zones in real-world mobility systems and informing targeted intervention strategies.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
Ava应助清和采纳,获得30
1秒前
青苹果qq完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
灵活的胖子wxp完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
幼儿园老大完成签到 ,获得积分10
2秒前
刘杭完成签到,获得积分10
2秒前
汉桑波欸完成签到,获得积分10
3秒前
小陈发布了新的文献求助10
3秒前
枫木完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
zzz完成签到,获得积分10
4秒前
迷路凝阳完成签到,获得积分20
4秒前
搜集达人应助Twilight采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
6秒前
XuBo发布了新的文献求助10
6秒前
Precious完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
Thee发布了新的文献求助10
6秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
数据女工应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
辛勤香芦完成签到,获得积分10
7秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
数据女工应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
ouxiao277发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
高分求助中
The Wiley Blackwell Companion to Diachronic and Historical Linguistics 3000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
Decentring Leadership 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
GMP in Practice: Regulatory Expectations for the Pharmaceutical Industry 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6285152
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8103988
关于积分的说明 16946413
捐赠科研通 5351009
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2843939
邀请新用户注册赠送积分活动 1821101
关于科研通互助平台的介绍 1677763