Een nieuw ontdekte verbinding tussen regeltheorie en dynamische netwerksystemen zou kunnen helpen de grootte van een netwerk te schatten, zelfs als een klein deel toegankelijk is.

Het begrijpen van de verspreiding van het coronavirus is misschien wel het meest alarmerende en recente voorbeeld van een probleem dat baat zou kunnen hebben bij een betere kennis van dynamische netwerksystemen, maar wetenschappers en wiskundigen worstelen al jaren met manieren om nauwkeurige conclusies te trekken over deze complexe systemen door te werken met gedeeltelijke gegevens van beschikbare metingen.

in een nieuwe Fysieke beoordelingsbrieven papier, New York University Tandon School of Engineering Institute Professor Maurizio Porfiri demonstreert een diepgaand verband tussen wiskundige regeltheorie en het probleem van het bepalen van de grootte van een dynamisch netwerksysteem uit de tijdreeksen van enkele toegankelijke eenheden. Voor homogene netwerken - waarin elke eenheid hetzelfde speelt - zou toegang tot slechts 10% van de eenheden voldoende kunnen zijn om de grootte van het hele netwerk precies af te leiden, Porfiri besluit.

Maar dezelfde benadering faalt voor heterogene netwerken, die veel vaker voorkomen op het gebied van complexe systemen:denk aan het vroege stadium van de uitbraak van het nieuwe coronavirus, waarin iedereen een heel ander scala aan contacten heeft ervaren vanwege hun sociale en professionele leven. Vandaar, de auteur beveelt voorzichtigheid aan bij het afleiden van de grootte van een dynamisch netwerksysteem uit beschikbare metingen wanneer informatie over de aard van het netwerk ontbreekt.

"Van natuurlijke tot technologische omgevingen, netwerk dynamische systemen vormen een krachtige benadering om collectieve dynamiek te bestuderen. De grootte van het systeem is misschien wel de meest fundamentele eigenschap, maar zelden hebben we toegang tot dergelijke kritieke informatie, ", legt Porfiri uit. Zijn onderzoek levert wiskundig bewijs voor een modelvrije aanpak die vorig jaar werd gepubliceerd door onderzoekers van de Universiteit van Oldenberg en de Technische Universiteit van Dresden.

"Geldigheid en beperkingen van de detectiematrix om verborgen eenheden en netwerkgrootte van waarneembare dynamiek te bepalen" is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .