상호의존 네트워크

Interdependent networks
의존관계 네트워크와 혼동하지 마십시오.
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네트워크 과학
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상호의존 네트워크의 연구는 복잡한 네트워크 간의 상호작용에 의해 야기되는 현상을 다루는 네트워크 과학의 하위 분야이다.네트워크 간에는 다양한 상호작용이 있을 수 있지만 의존관계는 어떤 네트워크 내의 노드가 [1][2][3][4]다른 네트워크 내의 노드로부터 지원을 필요로 하는 시나리오에 초점을 맞추고 있습니다.

모델에 대한 동기 부여

기본적으로 네트워크는 격리되어 있는 경우는 거의 없습니다.일반적으로 이들은 대형 시스템의 요소이며 서로 사소한 영향을 미칠 수 있습니다.예를 들어 인프라스트럭처 네트워크는 크게 상호의존성을 나타냅니다.[5]전력 그리드의 노드를 형성하는 발전소는 도로 또는 파이프 네트워크를 통해 연료를 공급해야 하며 통신 네트워크의 노드를 통해 제어됩니다.전송 네트워크는 전원 네트워크의 기능에 의존하지 않지만, 통신 네트워크는 기능합니다.따라서 전력 네트워크 또는 통신 네트워크 중 하나에서 임계 수의 노드가 비활성화되면 시스템 전체에 일련의 캐스케이드 장애가 발생하여 치명적인 영향을 미칠 수 있습니다.특히, 2003년 이탈리아 정전 사태는 통신망과 [1]전력망 사이의 이러한 종류의 상호의존성의 결과라고 주장되었다.네트워크를 분리하여 보면 이 중요한 피드백 효과는 나타나지 않고 네트워크의 건전성에 대한 예측은 크게 과대평가됩니다.마찬가지로, 많은 경우에 두 개 이상의 인프라 시스템이 [5]상호의존적이라는 점을 감안할 때, 연구는 또한 다중 상호의존 [4]네트워크의 사례를 연구하였다.상호의존 네트워크의 시스템에서 고려해야 할 중요한 측면은 이러한 상호의존성이 캐스케이드 효과로 인한 취약성을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 이러한 시스템이 복원되는 방법에 중요한 역할을 한다는 것입니다.

의존관계 링크

표준 네트워크의 링크는 연결을 나타내며, 어떤 노드에서 어떻게 도달할 수 있는지에 대한 정보를 제공합니다.의존관계 링크는 노드 간에 지원이 필요하다는 것을 나타냅니다.이 관계는 반드시 상호 관계일 필요는 없지만 종종 상호 관계이기 때문에 링크는 직접 연결되거나 연결되지 않을 수 있습니다.중요한 것은 노드가 접속되어 있는 노드가 상실되어도 큰 영향을 받지 않는 한 종속 노드의 기능을 즉시 상실하는 것입니다.

물리학의 다립자 시스템과의 비교

통계 물리학에서 위상 전이는 많은 입자 시스템에서만 나타날 수 있습니다.위상전이는 네트워크 과학에서는 잘 알려져 있지만 단일 네트워크에서는 2차일 뿐입니다.인터넷 워크 의존성의 도입과 함께, 1차 전환이 등장합니다.이는 새로운 현상으로 시스템 엔지니어링에 심오한 영향을 미칩니다.2차 전환에 대해 지속적인 성능 저하(경사가 심한 경우) 후에 시스템 해체가 발생하는 경우, 1차 전환의 존재는 시스템이 비교적 정상적인 상태에서 사전 경고 없이 완전한 붕괴로 이행할 수 있음을 의미합니다.

예

  • 인프라스트럭처 네트워크발전소 네트워크는 전력 자체를 [5]필요로 하는 통신 네트워크의 지시에 의존합니다.또 다른 예는 전기와 천연가스 시스템 [7]간의 상호의존성이다.서비스 제공의 상호의존성(예: 의료, 수도 및 연료 공급)은 공유 인프라 [8]네트워크 전체에 존재하는 것으로 나타났다.
  • 트랜스포트랜스포테이션 네트워크공항과 항구의 네트워크는 주어진 도시에서 해당 도시의 공항이 기능하는 능력은 항구에서 얻은 자원에 좌우되거나 그 [9]반대라는 점에서 상호의존적이다.
  • 단백질 네트워크많은 단백질에 의해 조절되는 생물학적 과정은 종종 네트워크로 표현된다.같은 단백질이 다른 과정에 참여하기 때문에 네트워크는 상호의존적이다.
  • 생태 네트워크서로 의존하는 종으로 만들어진 먹이 그물은 같은 종이 서로 다른 [10]거미줄에 참여할 때 상호의존적이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b Buldyrev, Sergey V.; Parshani, Roni; Paul, Gerald; Stanley, H. Eugene; Havlin, Shlomo (2010). "Catastrophic cascade of failures in interdependent networks". Nature. 464 (7291): 1025–1028. arXiv:0907.1182. Bibcode:2010Natur.464.1025B. doi:10.1038/nature08932. ISSN 0028-0836. PMID 20393559. S2CID 1836955.
  2. ^ Kivelä, Mikko; Arenas, Alex; Barthelemy, Marc; Gleeson, James P.; Moreno, Yamir; Porter, Mason A. (2014). "Multilayer networks". Journal of Complex Networks. 2 (3): 203–271. arXiv:1309.7233. doi:10.1093/comnet/cnu016. S2CID 11390956. Retrieved 8 March 2015.
  3. ^ Raddichi, Filippo (2015). "Percolation in real interdependent networks". Nature Physics. 11 (7): 597–602. arXiv:1503.04655. Bibcode:2015NatPh..11..597R. doi:10.1038/nphys3374. S2CID 15005578.
  4. ^ a b Gao, Jianxi; Buldyrev, Sergey V.; Stanley, H. Eugene; Havlin, Shlomo (2011). "Networks formed from interdependent networks". Nature Physics. 8 (1): 40–48. doi:10.1038/nphys2180.
  5. ^ a b c Rinaldi, S.M.; Peerenboom, J.P.; Kelly, T.K. (2001). "Identifying, understanding, and analyzing critical infrastructure interdependencies". IEEE Control Systems Magazine. 21 (6): 11–25. doi:10.1109/37.969131. ISSN 0272-1708.
  6. ^ González, Andrés D.; Dueñas-Osorio, Leonardo; Sánchez-Silva, Mauricio; Medaglia, Andrés L. (2016). "The Interdependent Network Design Problem for Optimal Infrastructure System Restoration". Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering. 31 (5): 334–350. doi:10.1111/mice.12171. ISSN 1093-9687. S2CID 38461217.
  7. ^ RACHEL FRAZIN AND REBECCA BEITSCH (2021). "The Hill". {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  8. ^ Schweikert, A. E.; L’Her, G. F.; Deinert, M. R. (December 2021). "Simple method for identifying interdependencies in service delivery in critical infrastructure networks". Applied Network Science. 6 (1): 44. doi:10.1007/s41109-021-00385-4. ISSN 2364-8228. S2CID 235414742.
  9. ^ Gu, Chang-Gui; Zou, Sheng-Rong; Xu, Xiu-Lian; Qu, Yan-Qing; Jiang, Yu-Mei; He, Da Ren; Liu, Hong-Kun; Zhou, Tao (2011). "Onset of cooperation between layered networks" (PDF). Physical Review E. 84 (2): 026101. Bibcode:2011PhRvE..84b6101G. doi:10.1103/PhysRevE.84.026101. ISSN 1539-3755. PMID 21929058.
  10. ^ Pocock, M. J. O.; Evans, D. M.; Memmott, J. (2012). "The Robustness and Restoration of a Network of Ecological Networks" (PDF). Science. 335 (6071): 973–977. Bibcode:2012Sci...335..973P. doi:10.1126/science.1214915. ISSN 0036-8075. PMID 22363009. S2CID 206537963.