×

超图的Forman-Ricci曲率。 (英语) 兹伯利07843143

摘要:超图是复杂网络的模型,它可以捕获比二进制关系更一般的结构。对于图形,已经设计了一系列广泛的统计数据来衡量其结构的不同方面。超图在这方面缺乏后盾。Forman-Ricci曲率是一种基于黎曼几何的图的统计,它通过关注边而不是顶点来强调网络中顶点的关系特征。尽管这种测度在图上有许多成功的应用,但超图还没有引入Forman-Ricci曲率。在这里,我们定义了有向和无向超图的Forman-Ricci曲率,使得图的曲率恢复为特殊情况。它量化了超边(弧)大小和超边(圆弧)顶点在其他超边(弧线)中的参与程度之间的权衡。在这里,我们确定了一般超图和特殊图的Forman-Ricci曲率的上下界。然后,该测量方法被应用于两个大型网络:维基百科投票网络和细菌代谢网络大肠杆菌在第一种情况下,曲率由超边的大小控制,而在第二种情况下则由超边度控制。我们发现,参与维基百科选举的用户数量与经验丰富的用户的参与程度密切相关。代谢网络的曲率值允许检测冗余和瓶颈反应。研究发现,ADP磷酸化是代谢瓶颈反应,但相反的反应对代谢并不重要。此外,我们还展示了Forman-Ricci曲率在超图中量化搭配性方面的实用性,并通过研究三个代谢网络来说明这一想法。

MSC公司:

91至XX 博弈论、经济学、金融和其他社会和行为科学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Andersen,J.L.、Flamm,C.、Merkle,D.和Stadler,P.F.,《化学反应网络中最大化输出和识别自催化是NP-complete,J.Syst》。《化学》3(2012)1。
[2] Barabási,A.-L.和Albert,R.,《随机网络中尺度的出现》,《科学》286(1999)509-512·Zbl 1226.05223号
[3] Barbosa,V.C.,Donangelo,R.和Souza,S.R.,真核细胞分裂的有丝分裂和减数分裂模式的共同进化,Phys。版本E98(2018)032409。
[4] Bauer,F.、Hua,B.、Jost,J.、Liu,S.和Wang,G.,《曲率的几何意义:里奇曲率的局部和非局部方面》,载于《离散曲率的现代方法》,编辑Najman,L.和Romon,P.(Springer International Publishing,Cham,2017),第1-62页。国际标准图书编号978-3-319-58002-9·Zbl 1388.53081号
[5] Bernal,A.和Daza,E.,《代谢网络:超越图表》,Curr。计算。《辅助药物设计》7(2011)122-132。
[6] Boguñá,M.、Bonamassa,I.、De Domenico,M.、Havlin,S.、Krioukov,D.和Serrano,M。,网络几何学,《自然物理学评论》3(2021)114-135。
[7] Brauch,S.、van Berkel,S.S.和Westermann,B.,《高阶多组分反应:超越四种反应物》,《化学》。Soc.修订版42(2013)4948-4962。
[8] Bretto,A.,《超图理论:导论》(Springer Publishing Company,2013)·Zbl 1269.05082号
[9] Eidi,M.、Farzam,A.、Leal,W.、Samal,A.和Jost,J.,《基于边的网络分析:图和超图的曲率》,《理论生物学》139(2020)337-348。
[10] Eidi,M.和Jost,J.,定向超图的Ollivier ricci曲率,Sci。代表10(2020)12466。
[11] Estrada,E.和Rodríguez-Velázquez,J.A.,复杂超网络中的子图中心性和聚类,Physica A364(2006)581-594。
[12] Fagerberg,R.、Flamm,C.、Kianian,R.,Merkle,D.和Stadler,P.F.,《寻找最佳合成方案》,《化学信息学杂志》10(2018)19。
[13] Farzam,A.、Samal,A.和Jost,J.,《程度差异:表征复杂网络结构异质性的简单方法》,科学。代表10(2020)21348。
[14] Flamm,C.、Stadler,B.M.R.和Stadler(P.F.),《广义拓扑:超谱系、化学反应和生物进化》,收录于《数学化学与应用进展》(Advances in Mathematical Chemistry and Applications),编辑:Basak,S.C.、Restrepo,G.和Villaveces,J.L.(Bentham-Elsevier,2015),第300-328页。国际标准图书编号978-1-68108-053-6。
[15] Forman,R.,Bochner的细胞复合体和组合Ricci曲率方法,离散计算。《地质学》29(2003)323-374·Zbl 1040.53040号
[16] Gallo,G.、Longo,G.,Pallottino,S.和Nguyen,S.,定向超图和应用,离散应用。数学42(1993)177-201·Zbl 0771.05074号
[17] Higuchi,Y.,《平面图的组合曲率》,J.Graph Theory38(2001)220-229·Zbl 0996.05041号
[18] Jamshidi,N.和Palsson,B。,使用inj 661硅菌株研究结核分枝杆菌h37rv的代谢能力,并提出替代药物靶点BMC系统。生物学1(2007)26。
[19] Jeong,H.、Tombor,B.、Albert,R.、Oltvai,Z.N.和Barabási,A.-L.,《代谢网络的大规模组织》,《自然》407(2000)651-654。
[20] Klamt,S.、Haus,U.-U.和Theis,F.,超图和蜂窝网络,公共科学图书馆计算。生物学5(2009)1-6。
[21] Lambiotte,R.、Rosvall,M.和Scholtes,I.,《从网络到复杂系统的最优高阶模型》,《自然物理学》15(2019)313-320。
[22] Leal,W.,Eidi,M.和Jost,J.,随机和经验定向超网络的Ricci曲率,应用。Netw公司。科学5(2020)65。
[23] Leal,W.和Restrepo,G.,元素周期系统的形式结构,Proc。R.Soc.A475(2019)20180581·Zbl 1472.92315号
[24] Leal,W.,Restrepo,G.,Stadler,P.F.和Jost,J.,超图的Forman-Ricci曲率,技术报告,arXiv:1811.07825。
[25] Leskovec,J.,维基百科投票网络(2017),https://snap.stanford.edu/data/wiki-Vote.html。
[26] Leskovec,J.、Huttenlocher,D.和Kleinberg,J.,《社交媒体中的治理:维基百科推广过程的案例研究》,摘自Proc。国际会议网络日志和社交媒体(AAAI,Menlo Park,2010),arXiv:1004.3547。
[27] Llanos,E.J.、Leal,W.、Luu,D.H.、Jost,J.、Stadler,P.F.和Restrepo,G.,《化学空间及其三种历史制度的探索》,Proc。国家。阿卡德。科学。美国116(2019)12660-12665。
[28] Lohmann,G.、Lacosse,E.、Ethofer,T.、Kumar,V.J.、Scheffler,K.和Jost,J.,在几分钟的扫描时间内从人脑功能磁共振成像数据预测智力,技术报告,bioRxiv:2021.03.18.435935。
[29] Michoel,T.和Nachtergaele,B.,通过基于超图的光谱聚类对复杂网络进行对齐和集成,Phys。版本E86(2012)056111。
[30] Ollivier,Y.,度量空间的Ricci曲率,C.R.Acad。科学。巴黎Ser。I345(2007)643-646·Zbl 1132.53011号
[31] Reed,J.L.、Vo,T.D.、Schilling,C.H.和Palsson,B.Ø。,大肠杆菌k-12的扩展基因组模型(ijr904 gsm/gpr),《基因组生物学》4(2003)R54.1-R54.12。
[32] Samal,A.、Sreejith,R.P.、Gu,J.、Liu,S.、Saucan,E.和Jost,J.,复杂网络ricci曲率两种离散化的比较分析,科学。代表8(2018)8650。
[33] Sandhu,R.、Georgiou,T.、Reznik,E.、Zhu,L.、Kolesov,I.、Senbabaoglu,Y.和Tannenbaum,A.,《区分癌症网络的图形曲率》,科学。代表5(2015)12323。
[34] Saucan,E.和Jost,J.,《网络拓扑与几何:从持久同源到曲率》,MIS-PREPNT 5/2017,马克斯·普朗克科学数学研究所(2017)。
[35] Saucan,E.、Samal,A.、Weber,M.和Jost,J.,《离散曲率和网络分析》,MATCH Commun。数学。计算。《化学》80(2018)605-622·Zbl 1468.92066号
[36] Saucan,E.、Sreejith,R.P.、Vivek-Ananth,R.P、Jost,J.和Samal,A.,定向网络的离散Ricci曲率,混沌孤子。第118章(2019)347-360·Zbl 1479.53015号
[37] Saucan,E.和Weber,M.,Forman的Ricci曲率-从网络到超网络,技术报告,arXiv:1810.07749v1。
[38] Schölkopf,B.、Platt,J.和Hofmann,T.,《使用超图学习:聚类、分类和嵌入》(麻省理工出版社,2007年),第1601-1608页。国际标准图书编号9780262256919。
[39] Sreejith,R.P.、Jost,J.、Saucan,E.和Samal,A.,定向网络的Forman曲率,技术报告,arXiv:1605.04662·Zbl 1457.90032号
[40] Sreejith,R.P.、Jost,J.、Saucan,E.和Samal,A.,复杂网络新组合曲率的系统评估,混沌孤子分形101(2017)50-67·Zbl 1373.05187号
[41] Sreejith,R.P.、Mohanraj,K.、Jost,J.、Saucan,E.和Samal,A.,复杂网络的Forman曲率,J.Stat.Mech.:理论实验6(2016)063206·兹比尔1457.90032
[42] Thiele,I.、Vo,T.D.、Price,N.D.和Palsson,B。,幽门螺杆菌的扩大代谢重建(iIT341 GSM/GPR):单缺失和双缺失突变体的电子基因组尺度特征,《细菌学杂志》187(2005)5818-5830。
[43] Vazquez,A.,超图上使用统计模型的人口分层,Phys。版本E77(2008)066106。
[44] Wagner,A.和Fell,D.A.,《大型代谢网络中的小世界》,Proc。R.Soc.B.268(2001)1803-1810。
[45] Weber,M.、Jost,J.和Saucan,E.,《大型动态数据集中变化检测的Forman-Ricci流》,Axioms5(2016)26·Zbl 1422.53054号
[46] Weber,M.,Saucan,E.和Jost,J.,人们能看到网络的形状吗?技术报告,arXiv:1608.07838。
[47] Weber,M.、Saucan,E.和Jost,J.,用Forman-Ricci曲率和相关几何流表征复杂网络,J.complex Netw.5(2017)527-550。
[48] Weber,M.、Stelzer,J.、Saucan,E.、Naitsat,A.、Lohmann,G.和Jost,J.,基于曲率的脑网络分析方法,技术报告,arXiv:1707.00180。
[49] Xiong,F.-L.,Zhen,Y.-Z.,Cao,W.-F.,Chen,K.和Chen,Z.-B.,Qudit超图状态及其性质,Phys。版本A97(2018)012323。
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。