Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Для цитирования:

Belykh V. N., Belykh I. V., Hasler M. . Small-world networks: dynamical models and synchronization [Белых В. Н., Белых И. В., Хаслер М. . Связанные системы типа «мир тесен»: динамические модели и синхронизация] // Известия вузов. ПНД. 2003. Т. 11, вып. 3. С. 67-76. DOI: 10.18500/0869-6632-2003-11-3-67-76


Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 0)
Язык публикации: 
английский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
537.86

Small-world networks: dynamical models and synchronization
[Связанные системы типа «мир тесен»: динамические модели и синхронизация]

Авторы: 
Белых Владимир Николаевич, Волжская государственная академия водного транспорта (ВГАВТ)
Белых Игорь В., Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (ННГУ)
Хаслер Мартин , Швейцарский Технологический Институт
Аннотация: 

B работе представлен краткий обзор результатов — исследования синхронизации взаимосвязанных динамических систем типа «мир тесен» (small-world). Предложена новая модель сетей типа «мир тесен» с изменяющейся во времени структурой связи. Показано, что такая структура связи обеспечивает более надежную синхронизацию, чем традиционные системы типа «мир тесен» с фиксированными связями. Термин «small world» (в прямом русском переводе «маленький мир» или, правильней, «мир тесен») относится к связанной системе, состоящей из локально связанных элементов и имеющей, в то же время, небольшое количество дальних вероятностных связей (shortcuts). Действительно, добавление нескольких дальних связей может существенно уменьшить среднее характеристическое расстояние между элементами даже очень большой локально связанной сети. Эффект типа «мир тесен», обнаруженный впервые социологами при исследовании структуры общества, является важной характеристикой многих других взаимодействующих систем, например, таких как ансамбли связанных нейронов в мозге, компьютерные сети и интернет, взаимодействующие популяции и т.д. В применении к структуре общества это свойство означает, что два любых человека в мире связаны между собой через небольшое количество промежуточных знакомств. Считается, что среднее число звеньев такой цепи равно шести. Однако структура таких связей неоднородна, и всегда в обществе есть ключевые люди, обеспечивающие реальное взаимодействие между различными группами людей. Эта статья нанисана в честь 60-летия нашего друга и коллеги, Вадима Семеновича Анищенко, который является именно таким ключевым человеком в научном сообществе людей, занимающихся нелинейной динамикой.

Ключевые слова: 
Благодарности: 
Л.Б. и М.Х. выражают признательность за финансовую поддержку Швейцарского национального научного фонда в рамках гранта № 2100-065268. Работа также частично поддержана INTAS (грант № 01-2061) и РФФИ (грант № 02-01-00968).
Список источников: 
  1. Strogatz S.H. Exploring complex networks // Nature. 2001. Vol. 410. P. 268.
  2. Watts D.J. and Strogatz S.H. Collective dynamics of «small-world» networks //Nature. 1998. Vol. 393. P. 440.
  3. Milgram S. The small-world problem // Psychol. Today. 1961. Vol. 2. P. 60.
  4. Eckmann J.-P. and Moses Е. Curvature оf co-lonks uncovers hidden thematic layers in the World Wide Web // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002. Vol. 99. 5825.
  5. Newman M.E.J. Scientific collaboration networks. I. Network construction and fundamental results // Phys. Rev. Е. 2001. Vol. 64. 016131.
  6. Kuperman M. and Abramson G. Small world effect in an epidemiological model // Phys. Rev. Lett. 2001. Vol. 86. P. 2909.
  7. Watts D.J. Small worlds // Princeton Univ. Press, Princeton, 1999.
  8. Cancho R.F., Janssen C., and Solé R.V. Topology оf technology graphs: small world patterns in electronic circuits // Phys. Rev. Е. 2001. Vol. 64. 046119.
  9. Jeong H., Tombor B., Albert R., Olrvai Z.N., and Barabdsi A.-L. and Albert R. The large-scale organization of metabolic networks// Nature (London). 2000. Vol. 407. P. 651.
  10. Lago-Ferndndez L.F., Huerta R., Corbacho F., and Sigienza J.A. Fast response and temporal coherent oscillations in small-world networks // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol.84. Р. 2758.
  11. Gade P.M. and Hu C.K. Synchronous chaos in coupled map lattices with small-world interactions // Phys. Rev. Е. 2000. Vol. 62. P. 6409.
  12. Wang X. and Chen G. Synchronization in small-world dynamical networks // Int. J. Bifurc. and Chaos. 2002. Vol. 12. P. 187.
  13. H. Fujisaka and T. Yamada. Stability theory of synchronized motions in coupled oscillatory systems // Prog. Theor. Phys. 1983. Vol. 69. P. 32.
  14. Afraimovich V.S., Verichev N.N., and Rabinovich M.I. Stochastic synchronization in dissipative systems // Izv. Vuzov. Radiofiz. 1986. Vol. 29. P. 795.
  15. Ресога L.M. and Carroll T.L. Synchronization in chaotic systems // Phys. Rev. Lett. 1990. Vol. 64. P. 821.
  16. Anishchenko V.S., Vadivasova T.E., Postnov D.E., Safonova M.A. Synchronization оf chaos // Int. J. Bifurc. and Chaos. 1992. Vol. 2. 633.
  17. Wu C.W. and Chua L.O. Synchronization in аn array оf linearly coupled dynamical systems // IЕЕЕ Trans. Circuits Syst., Т: Fundam. Theory Appl. 1996. Vol. 43. 161.
  18. Pecora L.M. and Carroll T.L. Master stability function for synchronized coupled systems // Phys. Rev. Lett. 1998. Vol. 80. 2109.
  19. Belykh V.N., Belykh I.V., and Hasler M. Hierarchy and stability оf partially synchronous oscillations оf diffusively coupled dynamical systems // Phys. Rev. Е. 2000. Vol. 62. 6332.
  20. Pikovsky А., Rosenblum M., and Kurths J. Synchronization: а universal concept in nonlinear science // Cambridge University Press, Cambridge, 2001.
  21. Belykh I.V., Belykh V.N., Nevidin K.V., and Hasler M. Persistent clusters in lattices оf coupled nonidentical chaotic systems // CHAOS. 2003. Vol. 13. P. 165.
  22. Barahona M. and Ресоrа L.M. Synchronization in small world systems // Phys. Rev. Lett. 2002. Vol. 89. 054101.
  23. Belykh I.V., Belykh V.N., and Hasler M. Blinking model and synchronization in small-world networks with а time-varying coupling // Physica D. 2004 (to be published).
  24. Belykh V.N., Belykh I.V., and Hasler M. Connection graph stability method for synchronized coupled chaotic systems // Physica D. 2004 .(to be published).
  25. Bogoljubov N.N., Mitropolski Yu.A. Asymptotic methods in oscillation theory. Moscow: Nauka, 1974.
Поступила в редакцию: 
19.09.2003
Принята к публикации: 
02.11.2003
Опубликована онлайн: 
23.11.2023
Опубликована: 
31.12.2003