Prevalence and scalable control of localized networks

计算机科学 可扩展性 地点 分布式计算 可控性 公制(单位) 同步(交流) 复杂网络 同步网络 网络动力学 计算 电信网络 计算机网络 语言学 哲学 运营管理 频道(广播) 数学 离散数学 算法 数据库 应用数学 万维网 经济
作者
Chao Duan,Takashi Nishikawa,Adilson E. Motter
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:119 (32)
标识
DOI:10.1073/pnas.2122566119
摘要

The ability to control network dynamics is essential for ensuring desirable functionality of many technological, biological, and social systems. Such systems often consist of a large number of network elements, and controlling large-scale networks remains challenging because the computation and communication requirements increase prohibitively fast with network size. Here, we introduce a notion of network locality that can be exploited to make the control of networks scalable, even when the dynamics are nonlinear. We show that network locality is captured by an information metric and is almost universally observed across real and model networks. In localized networks, the optimal control actions and system responses are both shown to be necessarily concentrated in small neighborhoods induced by the information metric. This allows us to develop localized algorithms for determining network controllability and optimizing the placement of driver nodes. This also allows us to develop a localized algorithm for designing local feedback controllers that approach the performance of the corresponding best global controllers, while incurring a computational cost orders-of-magnitude lower. We validate the locality, performance, and efficiency of the algorithms in Kuramoto oscillator networks, as well as three large empirical networks: synchronization dynamics in the Eastern US power grid, epidemic spreading mediated by the global air-transportation network, and Alzheimer’s disease dynamics in a human brain network. Taken together, our results establish that large networks can be controlled with computation and communication costs comparable to those for small networks.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
black_cavalry完成签到,获得积分10
6秒前
夏小正关注了科研通微信公众号
7秒前
9秒前
10秒前
12秒前
17秒前
tcy完成签到,获得积分10
17秒前
李彪完成签到 ,获得积分10
28秒前
烂漫小蝴蝶完成签到,获得积分20
36秒前
燕真完成签到 ,获得积分10
50秒前
圆圆完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
燈火入眉灣完成签到,获得积分10
1分钟前
天璇完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
elisa828完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Sophie发布了新的文献求助10
1分钟前
vagabond完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小西完成签到 ,获得积分10
1分钟前
simpleblue完成签到 ,获得积分10
1分钟前
手术刀完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Noah完成签到 ,获得积分10
1分钟前
鱼在哪儿发布了新的文献求助10
2分钟前
zhilianghui0807完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Cell完成签到 ,获得积分10
2分钟前
轻松的纸鹤完成签到 ,获得积分10
2分钟前
苻醉山完成签到 ,获得积分10
2分钟前
没用的三轮完成签到,获得积分10
2分钟前
简单的战斗机完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
OAHCIL完成签到 ,获得积分10
2分钟前
知行合一完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Hollen完成签到 ,获得积分10
2分钟前
taki完成签到 ,获得积分10
2分钟前
shor0414完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
高分求助中
请在求助之前详细阅读求助说明!!!! 20000
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 900
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
Bernd Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 500
A radiographic standard of reference for the growing knee 400
Glossary of Geology 400
Additive Manufacturing Design and Applications 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2473614
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2138808
关于积分的说明 5450839
捐赠科研通 1862817
什么是DOI,文献DOI怎么找? 926240
版权声明 562817
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 495463