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【神经科学】Nature 历年网络科学文集：网络层次与结构


导语 近十年来网络科学蓬勃发展 ， Nature 系列期刊上发表了近百篇以网络为主题的论文 。 我们针对为这些论文做了分类 ， 编译了论文摘要 ， 并做简单评价 ， 以展现网络科学的发展的脉络 。 本篇整理的 21 篇论文涉及生态、进化、大脑、社交等 ， 主要关注网络的层级和结构 。
1.生态学网络中的多层结构
原题：The multilayer nature of ecological networks
类型：Perspective
时间：2017 年 5 月 23 日
期刊：Nature Ecology & Evolution
作者：Shai Pilosof, Mason A. Porter ? Sonia Kéfi
网址：https://www.nature.com/articles/s41559-017-0101
评价：生态学中的互动通常在时间和空间上有所不同 。 本文作者提出一个将多层生态学网络的复杂性汇总分析的框架 ， 并探讨了其潜在的应用和未来的挑战 。
摘要：尽管对于研究各类生态系统 ， 网络已成为一个高效的工具 ， 但网络的构成通常不能够解释在不同时间和空间发生的多个相互作用 ， 例如相互连接的系统 ， 又称网络的网络（network of network） 。 新兴的研究方向-“多层网络”提供了一个自然的框架 ， 可以用来分析多层网络间的复杂性 ， 尤其是允许研究者对层与层之间的连接进行区分和建模 。 本文提供的框架包含一组概念及工具 ， 可以应用在生态学中 ， 助力对自然界中高纬度异质系统的研究 。 在本文中 ， 对多层生态学网络的严谨定义基于对之前相关研究的回顾 ， 通过对已有数据的分析 ， 来展示框架的应用及潜能 ， 并探讨框架的局限 ， 挑战和未来应用 。 将多层网络引入生态学 ， 提供了之前没有涉及的研究生态学复杂性的潜能 ， 并能产生对生态系统的结构和动力学新的理论性及实践性洞察 。
2.多层网络上的动态相互依赖及竞争
原题：Dynamic interdependence and competition in multilayer networks
类型：Article
时间：2018 年 11 月 26 日
期刊：Nature Physics
作者：Michael M. Danziger, Ivan Bonamassa ? Shlomo Havlin
网址：https://www.nature.com/articles/s41567-018-0343-1
评价：本文提出动态依赖框架 ， 可以描述在多层网络中 ， 节点间一般性的相互依赖及竞争的关系 ， 该框架还可以用来研究多层网络间的信息传播现象 。
摘要：无论是关键的基础设施 ， 还是生理学及人类大脑 ， 复杂系统通常不是单独出现的 。 通常一个系统中的节点会促进或压制其他网络中节点的功能 。 结构互作（Structural interdependence） ， 即一个节点的功能仅由层与层之间的连接决定 ， 可以通过相互关联网络上的渗流过程来描述 。 但如何对动力学系统中 ， 更一般性的互动进行建模 ， 仍是一个开放性问题 。 本文提供一个动态依赖框架 ， 该框架可以捕捉动力学系统中相互关联和竞争的互动关系 ， 可以用来研究多层网络中相互作用的层之间的同步和信息传播过程 。 通过经过模拟验证过的平均场理论 ， 我们发现多层网络中出现共轭的集体涌现现象 ， 包括多元稳定性 ， 区域性共存（regions of coexistence）在以及宏观上的混沌现象 。 在相互依赖的动力学现象中 ， 值得特别关注的是滞后的行为 ， 通常这些滞后行为伴随着突然的相变 ， 相比的特点是其呈现混合及爆发性 。 滞后行为的通用性质与从相互依赖的渗流现象中涌现的现象相互对应 。 本文提出的动态依赖框架提供了一个有效的工具 ， 可以提升我们对很多日常生活中相互作用的复杂系统的理解 。
3.网络神经科学
原题：Network neuroscience
类型：Review Article
时间：2017 年 2 月 23 日
期刊：Nature Neuroscience
作者：Danielle S Bassett & Olaf Sporns
网址：https://www.nature.com/articles/nn.4502


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