On Yukawa Potential Centrality for Identification of Influential Spreaders in Complex Networks

中心性 成对比较 节点(物理) 复杂网络 计算机科学 网络理论 鉴定(生物学) 标量(数学) Yukawa潜力 二次方程 网络科学 理论计算机科学 统计物理学 拓扑(电路) 复杂系统 中间性中心性 网络拓扑 标量势 数学 钥匙(锁) 生物网络 算法 网络模型 网络分析 张量(固有定义) 人工智能 张量分解 数学优化 物理 数据挖掘 边界(拓扑) 桥(图论)
作者
Bazyarrezaei, Pouria,Azgomi, Mohammad Abdollahi
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2511.19300
摘要

Identifying influential nodes in complex networks is a fundamental challenge for understanding how information, influence, and contagion propagate through interconnected systems. Conventional centrality measures, particularly gravity-based models, often depend on pairwise interaction forces and a fixed radius of influence, which oversimplify the heterogeneous and dynamic nature of real networks. To overcome these limitations, this study proposes a novel non-interactive, action-based model, termed Yukawa Potential Centrality (YPC), which adapts the physical Yukawa potential to the topology of complex networks. Unlike gravity models, YPC computes a scalar potential for each node rather than pairwise forces, dynamically adjusting its radius of influence according to local structural properties. This formulation establishes a physically interpretable bridge between potential theory and network science, while significantly reducing computational complexity, from quadratic to near-linear time. The model is evaluated across both synthetic and real-world social networks, and its node rankings are compared with classical centrality indices and epidemic spreading models (SI and SIS). Experimental findings reveal that YPC exhibits a strong positive correlation with the SIS model and effectively isolates key spreaders, even within highly irregular topologies. These results demonstrate that YPC provides a scalable, adaptive, and theoretically grounded framework for influence analysis in social, biological, and communication networks.

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