Hypernetwork modeling and topology of high-order interactions for complex systems

成对比较 计算机科学 复杂系统 统计力学 复杂网络 理论计算机科学 拓扑(电路) 人工智能 统计物理学 数学 物理 组合数学 万维网
作者
Feng Li,Huiying Gong,Shen Zhang,Xiang Liu,Yu Wang,Jincan Che,Ang Dong,Christopher Griffin,Claudia Gragnoli,Jie Wu,Shing–Tung Yau,Rongling Wu
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:121 (40) 被引量:1
标识
DOI:10.1073/pnas.2412220121
摘要

Interactions among the underlying agents of a complex system are not only limited to dyads but can also occur in larger groups. Currently, no generic model has been developed to capture high-order interactions (HOI), which, along with pairwise interactions, portray a detailed landscape of complex systems. Here, we integrate evolutionary game theory and behavioral ecology into a unified statistical mechanics framework, allowing all agents (modeled as nodes) and their bidirectional, signed, and weighted interactions at various orders (modeled as links or hyperlinks) to be coded into hypernetworks. Such hypernetworks can distinguish between how pairwise interactions modulate a third agent (active HOI) and how the altered state of each agent in turn governs interactions between other agents (passive HOI). The simultaneous occurrence of active and passive HOI can drive complex systems to evolve at multiple time and space scales. We apply the model to reconstruct a hypernetwork of hexa-species microbial communities, and by dissecting the topological architecture of the hypernetwork using GLMY homology theory, we find distinct roles of pairwise interactions and HOI in shaping community behavior and dynamics. The statistical relevance of the hypernetwork model is validated using a series of in vitro mono-, co-, and tricultural experiments based on three bacterial species.
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
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
Dobronx03发布了新的文献求助10
1秒前
cainiansss发布了新的文献求助10
2秒前
悦耳的井发布了新的文献求助10
2秒前
4秒前
5秒前
6秒前
米香发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
9秒前
jjj应助zywii采纳,获得30
9秒前
科研通AI2S应助wwww采纳,获得10
10秒前
10秒前
Akim应助留猪采纳,获得30
11秒前
海贼学术发布了新的文献求助10
12秒前
您的帮助将会点亮世界完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
蒲公英完成签到 ,获得积分10
13秒前
稗子发布了新的文献求助10
14秒前
Juyi应助AP不会写文章采纳,获得10
15秒前
sun完成签到,获得积分10
15秒前
小蘑菇应助哦豁拐咯采纳,获得10
17秒前
桃子e发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
行者完成签到,获得积分20
17秒前
天天快乐应助入骨采纳,获得10
18秒前
QX完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
cainiansss完成签到,获得积分10
19秒前
王倩发布了新的文献求助10
22秒前
24秒前
24秒前
25秒前
26秒前
SciGPT应助陈炳超采纳,获得10
28秒前
久久发布了新的文献求助10
28秒前
王计恩发布了新的文献求助10
30秒前
詩翰发布了新的文献求助10
33秒前
猫猫头沉迷装管子完成签到,获得积分10
34秒前
胡嘿嘿嘿阿什利完成签到,获得积分10
36秒前
36秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 1370
生物降解型栓塞微球市场(按产品类型、应用和最终用户)- 2030 年全球预测 1000
Implantable Technologies 500
Ecological and Human Health Impacts of Contaminated Food and Environments 400
Theories of Human Development 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 360
International Relations at LSE: A History of 75 Years 308
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 计算机科学 纳米技术 复合材料 化学工程 遗传学 基因 物理化学 催化作用 光电子学 量子力学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3921393
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3466225
关于积分的说明 10941737
捐赠科研通 3194754
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1765352
邀请新用户注册赠送积分活动 855495
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 794834