Взаимозависимые сети

Не путать с сетью зависимостей .

Изучение взаимозависимых сетей — это раздел сетевой науки, занимающийся явлениями, вызванными взаимодействиями между сложными сетями . Хотя между сетями может существовать большое разнообразие взаимодействий, зависимость фокусируется на сценарии, в котором узлам одной сети требуется поддержка со стороны узлов другой сети.

Мотивация модели

В природе сети редко возникают изолированно. Обычно они являются элементами более крупных систем и могут оказывать нетривиальное влияние друг на друга. Например, инфраструктурные сети в значительной степени демонстрируют взаимозависимость. Электростанции, образующие узлы энергосистемы, требуют подачи топлива по сети дорог или труб, а также управляются через узлы сети связи. Хотя функционирование транспортной сети не зависит от энергетической сети, сеть связи зависит. Таким образом, деактивация критического числа узлов либо в сети электропитания, либо в сети связи может привести к серии каскадных сбоев во всей системе с потенциально катастрофическими последствиями. Если бы две сети рассматривались изолированно, этот важный эффект обратной связи не был бы виден, а прогнозы надежности сети были бы сильно переоценены.

Ссылки на зависимости

Ссылки в стандартной сети представляют собой связность , предоставляя информацию о том, как один узел может быть достигнут из другого. Ссылки на зависимости представляют собой необходимость поддержки от одного узла к другому. Эти отношения часто, хотя и не обязательно, взаимны, и поэтому связи могут быть направленными или ненаправленными. Крайне важно, что узел теряет способность функционировать, как только узел, от которого он зависит, перестает функционировать, хотя потеря узла, к которому он подключен, может не столь серьезно повлиять на него.

с системами многих частиц

В статистической физике фазовые переходы могут возникать только во многих системах частиц. Хотя фазовые переходы хорошо известны в сетевой науке, в одиночных сетях они имеют только второй порядок. С введением межсетевой зависимости возникают переходы первого порядка. Это новое явление, имеющее глубокие последствия для системной инженерии. Если распад системы происходит после устойчивой (хотя и резкой) деградации при переходах второго рода, существование перехода первого рода подразумевает, что система может перейти от относительно здорового состояния к полному коллапсу без предварительного предупреждения.

Примеры

• Инфраструктурные сети . Сеть электростанций зависит от инструкций сети связи, которым самим требуется электроэнергия. Другим примером является взаимозависимость между электрическими и газовыми системами.
• Транспортные сети . Сети аэропортов и морских портов взаимозависимы в том смысле, что в конкретном городе способность аэропорта этого города функционировать зависит от ресурсов, полученных от морского порта, и наоборот.
• Белковые сети . Биологический процесс, регулируемый рядом белков, часто представляют в виде сети . Поскольку одни и те же белки участвуют в разных процессах, сети взаимозависимы.
• Экологические сети . Пищевые сети, построенные из видов, которые зависят друг от друга, являются взаимозависимыми, когда один и тот же вид участвует в разных сетях.
• Климатические сети . Пространственные измерения различных климатологических переменных определяют сеть. Сети, определяемые различными наборами переменных, являются взаимозависимыми.

См. также

• 2003 г. Отключение электроэнергии в Италии
• Каскадный отказ
• Теория перколяции