En nyupptäckt koppling mellan styrteori och nätverksdynamiska system kan hjälpa till att uppskatta storleken på ett nätverk även när en liten del är tillgänglig.

Att förstå spridningen av coronavirus kan vara det mest alarmerande och senaste exemplet på ett problem som kan dra nytta av en större kunskap om nätverksdynamiska system, men forskare och matematiker har i flera år kämpat med sätt att dra korrekta slutsatser om dessa komplexa system genom att arbeta med partiella data från tillgängliga mätningar.

I en ny Fysiska granskningsbrev papper, New York University Tandon School of Engineering Institute Professor Maurizio Porfiri visar en djup koppling mellan matematisk kontrollteori och problemet med att bestämma storleken på ett nätverksdynamiskt system från tidsserierna för några tillgängliga enheter. För homogena nätverk - där varje enhet spelar likadant - kan åtkomst till bara 10% av enheterna vara tillräckligt för att exakt avgöra storleken på hela nätverket, Avslutar Porfiri.

Men samma metod misslyckas för heterogena nätverk, som är mycket vanligare inom komplexa system:Tänk på det tidiga stadiet av det nya coronavirusutbrottet, där varje person upplevde ett mycket olika kontaktintervall på grund av sitt sociala och professionella liv. Därav, författaren rekommenderar försiktighet i slutsatsen om storleken på ett nätverksdynamiskt system från tillgängliga mätningar när information om nätverkets art saknas.

"Från naturliga till tekniska miljöer, nätverksdynamiska system utgör ett kraftfullt tillvägagångssätt för att studera kollektiv dynamik. Systemets storlek är utan tvekan dess mest grundläggande egenskap, men sällan har vi tillgång till sådan kritisk information, "Förklarade Porfiri. Hans forskning ger matematiska bevis för ett modellfritt tillvägagångssätt som publicerades förra året av forskare från universitetet i Oldenberg och tekniska universitetet i Dresden.

"Validitet och begränsningar för detektionsmatrisen för att bestämma dolda enheter och nätverksstorlek från Perceptible Dynamics" publiceras i Fysiska granskningsbrev .