Predicting the Cascading Failure Propagation Path in Complex Networks Based On Attention-LSTM Neural Networks

级联故障 计算机科学 人工神经网络 级联 路径(计算) 相互依存的网络 复杂网络 可靠性工程 人工智能 工程类 计算机网络 电力系统 化学工程 量子力学 物理 万维网 功率(物理)
作者
Donghong Li,Qian Wang,Xi Zhang,Xiujuan Fan
标识
DOI:10.1109/iscas46773.2023.10181599
摘要

Complex networks are vulnerable to cascading failure through which a few initial failure events lead to catastrophic network damages. Quick and accurate failure cascade prediction lays a solid foundation for taking effective measures to mitigate cascading failure. In this paper, we investigate predicting cascading failure propagation path in complex networks by using neural networks. A cascading failure simulation model considering the cumulative effect of overloading of components over time is firstly established to generate cascading failure cases in complex networks. Then, a cascading failure prediction model combining an attention mechanism and long and short-term memory (LSTM) neural networks is proposed for failure cascade prediction. We generate cascading failure cases as the ground truth with the cascading failure simulation model and make predictions with the Attention-LSTM neural network in synthesized complex networks. Simulation results show that our proposed method can predict the path of cascading failure propagation quickly and accurately.

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