स्केल-फ्री नेटवर्क

स्केल-फ्री तंत्र एक जटिल तंत्र है जिसका डिग्री वितरण, कम से कम असम्बद्ध रूप से एक सिद्धांत का पालन करता है। अर्थात्, तंत्र में गिरह का अंश P(k) अन्य गिरह से बड़े मानों के लिए जाता है

$P(k)\ \sim \ k^{\boldsymbol {-\gamma }}$

जहाँ पे $\gamma$ एक प्राचल है जिसका मान ${\textstyle 2<\gamma <3}$ आम तौर पर सीमा में होता है (जिसमें दूसरा पल (स्केल पैरामीटर), $k^{\boldsymbol {-\gamma }}$ अनंत है लेकिन पहला क्षण परिमित है, हालांकि कभी-कभी यह इन सीमाओं के बाहर हो सकता है।

कई तंत्र के पैमाने-मुक्त होने की सूचना दी गई है, हालांकि सांख्यिकीय विश्लेषण ने इनमें से कई दावों का खंडन किया है और दूसरों पर गंभीरता से सवाल उठाया है। इसके अतिरिक्त, कुछ ने तर्क दिया है कि केवल यह जानना कि एक डिग्री-वितरण वसा-पूंछ वितरण है।

अधिमान्य संलग्नक और तंत्र सिद्धांत को वास्तविक तंत्र में अनुमानित सिद्धांत डिग्री वितरण की व्याख्या करने के लिए तंत्र के रूप में प्रस्तावित किया गया है (गैर-रैखिक अधिमान्य अनुलग्नक जैसे वैकल्पिक मॉडल)| अधिक-रैखिक अधिमान्य अनुलग्नक और द्वितीय-अधिमान्य अनुलग्नक क्षणिक स्केल-मुक्त तंत्र उत्पन्न करने के लिए प्रकट हो सकते हैं, लेकिन डिग्री वितरण एक सिद्धांत से विचलित हो जाता है क्योंकि तंत्र बहुत बड़े हो जाते हैं।

इतिहास

वैज्ञानिक पत्रों के बीच उद्धरणों के तंत्र के अध्ययन में, डेरेक जे. डी सोला प्राइस ने 1965 में दिखाया कि कागजात के शृंखला की संख्या - यानी, उन्हें प्राप्त होने वाले उद्धरणों की संख्या - एक पारेतो वितरण या सिद्धांत के बाद वसा-पूंछ वितरण था, और इस प्रकार पत्र तंत्र स्केल-फ्री है। हालांकि उन्होंने स्केल-फ्री तंत्र शब्द का उपयोग नहीं किया, जो कुछ दशकों बाद तक नहीं बनाया गया था। 1976 में बाद के एक दस्तावेज़ में, प्राइस ने उद्धरण तंत्र में विद्युत सिद्धांत की घटना की व्याख्या करने के लिए एक तंत्र का भी प्रस्ताव दिया, जिसे उन्होंने संचयी लाभ कहा, लेकिन जिसे आज आमतौर पर तरजीही लगाव के नाम से जाना जाता है।

स्केल-फ्री तंत्र में हाल की रुचि 1999 में अल्बर्ट-लेस्ज़्लो बाराबासी और नॉट्रे डेम विश्वविद्यालय के सहयोगियों द्वारा काम के साथ शुरू हुई, जिन्होंने वर्ल्ड वाइड वेब के एक हिस्से की सांस्थिति की, यह पता लगाना कि कुछ गिरह, जिन्हें वे हब कहते हैं, दूसरों की तुलना में बहुत अधिक संपर्क थे और पूरे तंत्र में एक गिरह से संबद्ध होने वाले शृंखला की संख्या का पावर-लॉ वितरण था। यह पता लगाने के बाद कि कुछ सामाजिक और जैविक तंत्र सहित कुछ अन्य तंत्र में भी वसा-पूंछ वाले डिग्री वितरण थे, बारबासी और सहयोगियों ने तंत्र के वर्ग का वर्णन करने के लिए स्केल-फ्री तंत्र शब्द गढ़ा, जो पावर-लॉ डिग्री वितरण प्रदर्शित करता है। हालाँकि, सामाजिक, आर्थिक, तकनीकी, जैविक और भौतिक प्रणालियों में तंत्र के सात उदाहरणों का अध्ययन, अमरल एट अल। हम इन सात उदाहरणों के बीच स्केल-फ्री तंत्र नहीं ढूंढ पाए। इन उदाहरणों में से केवल एक, मूवी-अभिनेता नेटवर्क, में डिग्री वितरण P(k) मध्यम k के लिए एक सिद्धांत शासन के बाद था, हालांकि अंततः इस सिद्धांत शासन के बाद बड़े k के लिए घातीय क्षय दिखाते हुए एक तेज कटऑफ था।

बारबासी और रेका अल्बर्ट ने बिजली-सिद्धांत वितरण की उपस्थिति की व्याख्या करने के लिए एक उत्पादक तंत्र का प्रस्ताव दिया, जिसे उन्होंने तरजीही लगाव कहा और जो अनिवार्य रूप से प्राइस द्वारा प्रस्तावित के समान है। इस तंत्र के लिए विश्लेषणात्मक समाधान (कीमत के समाधान के समान भी) 2000 में डोरोगोवत्सेव, जोस फर्नांडो फेरेरा मेंडेस और समुखिन द्वारा प्रस्तुत किए गए थे। और स्वतंत्र रूप से क्रैपीव्स्की, सिडनी रेडनर, और लेव्राज द्वारा, और बाद में गणितज्ञ बेला बोल्लोबस द्वारा कठोर रूप से सिद्ध किया गया। विशेष रूप से, हालांकि, यह तंत्र केवल स्केल-मुक्त वर्ग में तंत्र का एक विशिष्ट सबसेट उत्पन्न करता है, और उसके बाद से कई वैकल्पिक तंत्रों की खोज की गई है।

स्केल-फ्री तंत्र के इतिहास में कुछ असहमति भी शामिल है। एक अनुभवजन्य स्तर पर, कई तंत्र की स्केल-फ्री प्रकृति को प्रश्न में बुलाया गया है। उदाहरण के लिए, फालआउट्स के तीनों भाइयों का मानना ​​था कि ट्रेसरूट डेटा के आधार पर इंटरनेट का पावर लॉ डिग्री डिस्ट्रीब्यूशन था; हालाँकि, यह सुझाव दिया गया है कि यह राउटर द्वारा बनाया गया एक तंत्र परत भ्रम है, जो स्वायत्त प्रणाली (इंटरनेट) की आंतरिक डेटा शृंखला परत संरचना को छुपाते हुए उच्च-डिग्री गिरह के रूप में दिखाई देता है, जिससे वे आपस में जुड़ते हैं।

सैद्धांतिक स्तर पर, स्केल-फ्री की सार परिभाषा को परिष्कृत करने का प्रस्ताव दिया गया है। उदाहरण के Li, Et, Al। (2005) ने हाल ही में संभावित रूप से अधिक सटीक स्केल-मुक्त मीट्रिक की पेशकश की। संक्षेप में, G को किनारे सेट E के साथ एक ग्राफ होने दें, और शीर्ष की डिग्री को निरूपित करें $v$ (अर्थात्, किनारों की घटना की संख्या द्वारा $\deg(v)$ परिभाषित करना

$s(G)=\sum _{(u,v)\in E}\deg(u)\cdot \deg(v)$

यह अधिकतम होता है जब उच्च-डिग्री गिरह अन्य उच्च-डिग्री गिरह से जुड़े होते हैं। अब परिभाषित करें

$S(G)={\frac {s(G)}{s_{\max }}},$

कहाँ S_max G के समान डिग्री वितरण वाले सभी ग्राफ़ के सेट में H के लिए s(H) का अधिकतम मान है। यह 0 और 1 के बीच एक मीट्रिक देता है, जहां छोटे S(G) वाला ग्राफ़ G स्केल-रिच है, और S(G) के साथ एक ग्राफ G 1 के करीब स्केल-फ्री है। यह परिभाषा स्केल-फ्री नाम में निहित स्व-समानता की धारणा को पकड़ती है।

सिंहावलोकन

दो प्रमुख घटक हैं जो जटिल तंत्र में स्केल-फ्री प्रॉपर्टी के उद्भव की व्याख्या करते हैं: विकास और तरजीही लगाव। विकास से अभिप्राय एक विकास प्रक्रिया से है, जहां समय की एक विस्तारित अवधि में, नए गिरह पहले से मौजूद प्रणाली, एक तंत्र (जैसे वर्ल्ड वाइड वेब जो 10 वर्षों में अरबों वेब पेजों द्वारा विकसित हो गया है) से जुड़ते हैं। अंत में, तरजीही लगाव से तात्पर्य है कि नए गिरह उन गिरह से जुड़ना पसंद करते हैं जिनके पास पहले से ही दूसरों के साथ उच्च संख्या में शृंखला हैं। इस प्रकार, इस बात की अधिक संभावना है कि अधिक से अधिक गिरह स्वयं को उस गिरह से शृंखला करेंगे जिसके पास पहले से ही कई शृंखला हैं, जो इस गिरह को एक हब इन-फाइन तक ले जाता है।तंत्र के आधार पर, हब या तो वर्गीकरण या अलग-अलग हो सकते हैं। सामाजिक तंत्र में विविधता पाई जाएगी जिसमें अच्छी तरह से जुड़े/प्रसिद्ध लोग एक-दूसरे को बेहतर तरीके से जान पाएंगे। तकनीकी (इंटरनेट, वर्ल्ड वाइड वेब) और जैविक (प्रोटीन इंटरेक्शन, मेटाबॉलिज्म) तंत्र में असंबद्धता पाई जाएगी।

विशेषताएं

रैंडम तंत्र (A) और स्केल-फ्री तंत्र (B)। स्केल-फ्री तंत्र में, बड़े हब हाइलाइट किए जाते हैं।

रैंडम और स्केल-फ्री का जटिल तंत्र डिग्री वितरण

स्केल-फ्री तंत्र में सबसे उल्लेखनीय विशेषता एक डिग्री के साथ लंबरूप की सापेक्ष समानता है जो औसत से बहुत अधिक है। उच्चतम डिग्री के गिरह को अक्सर हब्स कहा जाता है, और उनके तंत्र में विशिष्ट उद्देश्यों को पूरा करने के लिए सोचा जाता है, हालांकि यह डोमेन पर काफी निर्भर करता है।

क्लस्टरिंग

स्केल-फ्री तंत्र की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता क्लस्टरिंग गुणांक वितरण है, जो गिरह डिग्री बढ़ने पर घट जाती है। यह वितरण भी एक सिद्धांत का पालन करता है। इसका तात्पर्य यह है कि निम्न-डिग्री गिरह बहुत सघन उप-ग्राफ से संबंधित हैं और वे उप-ग्राफ हब के माध्यम से एक-दूसरे से जुड़े हुए हैं। एक सामाजिक तंत्र पर विचार करें जिसमें गिरह लोग हैं और शृंखला लोगों के बीच परिचित संबंध हैं। यह देखना आसान है कि लोग समुदायों का निर्माण करते हैं, यानी छोटे समूह जिनमें हर कोई हर किसी को जानता है (ऐसे समुदाय को एक पूर्ण ग्राफ के रूप में सोच सकते हैं)। इसके अलावा, एक समुदाय के सदस्यों के उस समुदाय के बाहर के लोगों के साथ कुछ परिचित संबंध भी होते हैं। हालाँकि, कुछ लोग बड़ी संख्या में समुदायों (जैसे, मशहूर हस्तियों, राजनेताओं) से जुड़े हुए हैं। उन लोगों को छोटी-सी दुनिया की घटना के लिए जिम्मेदार हब माना जा सकता है।

वर्तमान में, स्केल-फ्री तंत्र की अधिक विशिष्ट विशेषताएं उन्हें बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले उत्पादक मैकेनिज्म के साथ भिन्न होती हैं। उदाहरण के लिए, तरजीही अनुलग्नक द्वारा उत्पन्न तंत्र आमतौर पर तंत्र के मध्य में उच्च-डिग्री लंबरूप रखते हैं, उन्हें कोर बनाने के लिए एक साथ जोड़ते हैं, कोर और परिधि के बीच के क्षेत्रों को उत्तरोत्तर निम्न-डिग्री गिरह बनाते हैं। लंबरूप के एक बड़े अंश का भी यादृच्छिक निष्कासन तंत्र की समग्र कनेक्टिविटी को बहुत कम प्रभावित करता है, यह सुझाव देता है कि ऐसी सांस्थिति तंत्र सुरक्षा के लिए उपयोगी हो सकती है, जबकि लक्षित हमले बहुत जल्दी कनेक्टिविटी को नष्ट कर देते हैं। अन्य पैमाने-मुक्त नेटवर्क, जो परिधि पर उच्च-डिग्री कोने रखते हैं, इन गुणों को प्रदर्शित नहीं करते हैं। इसी तरह, स्केल-फ्री तंत्र का क्लस्टरिंग गुणांक अन्य टोपोलॉजिकल विवरणों के आधार पर महत्वपूर्ण रूप से भिन्न हो सकता है।

प्रतिरक्षीकरण

इंटरनेट और सामाजिक तंत्र जैसे यथार्थवादी तंत्र का प्रतिनिधित्व करने वाले मुक्त तंत्र को कुशलतापूर्वक कैसे प्रतिरक्षित किया जाए, इस सवाल का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है। इस तरह की एक रणनीति इस मामले के लिए सबसे बड़े डिग्री गिरह, यानी लक्षित (जानबूझकर) हमलों को प्रतिरक्षित करना है। $c$ अपेक्षाकृत उच्च है और प्रतिरक्षित होने के लिए कम गिरह की आवश्यकता होती है।

हालांकि, कई यथार्थवादी मामलों में वैश्विक संरचना उपलब्ध नहीं है और सबसे बड़े डिग्री गिरह ज्ञात नहीं हैं।

यादृच्छिक ग्राफ के गुण ग्राफ परिवर्तनों के तहत बदल सकते हैं या अपरिवर्तित रह सकते हैं। उदाहरण के लिए, अलिर्ज़ा माशघी | मशघी ए. एट अल ने प्रदर्शित किया कि एक परिवर्तन जो यादृच्छिक ग्राफ़ को उनके किनारे-दोहरे ग्राफ़ (या लाइन ग्राफ़) में परिवर्तित करता है, लगभग समान डिग्री वितरण के साथ ग्राफ़ का एक समूह बनाता है, लेकिन डिग्री सहसंबंध और A के साथ महत्वपूर्ण रूप से उच्च क्लस्टरिंग गुणांक। स्केल फ्री ग्राफ, इस तरह के परिवर्तनों के तहत स्केल फ्री रहते हैं।

उदाहरण

हालांकि कई वास्तविक दुनिया के तंत्र को स्केल-फ्री माना जाता है, सबूत अक्सर अनिर्णायक रहते हैं, मुख्य रूप से अधिक कठोर डेटा विश्लेषण तकनीकों के विकासशील जागरूकता के कारण।जैसे, वैज्ञानिक समुदाय द्वारा अभी भी कई तंत्र की स्केल-मुक्त प्रकृति पर बहस की जा रही है। स्केल-फ्री होने का दावा करने वाले तंत्र के कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:

• सामाजिक जाल सहित कुछ सामाजिक नेटवर्क। जिन दो उदाहरणों का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है, वे हैं केविन बेकन की सिक्स डिग्री और एर्डोस नंबर काग़ज़ के गणितज्ञों द्वारा सह-लेखकत्व।
• इंटरनेट और वर्ल्ड वाइड वेब के वेबग्राफ सहित कई प्रकार के कंप्यूटर नेटवर्क।
• सॉफ्टवेयर निर्भरता रेखांकन, उनमें से कुछ को एक उत्पादक प्रतिमान के साथ वर्णित किया जा रहा है। कुछ वित्तीय तंत्र जैसे इंटरबैंक भुगतान तंत्र
• प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन नेटवर्क।
• सिमेंटिक नेटवर्क।
• एयरलाइन नेटवर्क।

वेटेड प्लानर स्टोकेस्टिक लैटिस (डब्ल्यूपीएसएल) का एक स्नैपशॉट।

उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स में स्केल फ्री सांस्थिति भी पाई गई है। एक उच्च तापमान सुपरकंडक्टर के गुण - एक यौगिक जिसमें इलेक्ट्रॉन क्वांटम भौतिकी के नियमों का पालन करते हैं, और बिना घर्षण के पूर्ण समकालिकता में प्रवाहित होते हैं - प्रतीत होता है कि यादृच्छिक ऑक्सीजन परमाणुओं और जाली विरूपण की फ्रैक्टल व्यवस्था से जुड़ा हुआ है।

एक अंतरिक्ष-भरने वाली सेलुलर संरचना, भारित प्लानर स्टोकास्टिक जाली (DWLUPSL) हाल ही में प्रस्तावित की गई है जिसका समन्वय संख्या वितरण एक शक्ति-सिद्धांत का पालन करता है। इसका तात्पर्य है कि जाली में कुछ ब्लॉक हैं जिनमें आश्चर्यजनक रूप से बड़ी संख्या में पड़ोसी हैं जिनके साथ वे आम सीमा साझा करते हैं। इसका निर्माण एक आरंभकर्ता के साथ शुरू होता है, कहते हैं इकाई क्षेत्र का वर्ग, और एक जनरेटर जो इसे यादृच्छिक रूप से चार ब्लॉकों में विभाजित करता है। इसके बाद जनरेटर को क्रमिक रूप से लगाया जाता है बार-बार उपलब्ध ब्लॉकों में से केवल एक को उनके क्षेत्रों के संबंध में तरजीह दी जाती है। इसका परिणाम वर्ग के छोटे परस्पर अनन्य आयताकार ब्लॉकों में विभाजन में होता है। DWLUPSL का दोहरा, जो प्रत्येक ब्लॉक को उसके केंद्र में एक गिरह के साथ बदलकर प्राप्त किया जाता है, और प्रत्येक सामान्य सीमा दो संबंधित शीर्षों को जोड़ने वाले किनारे वाले ब्लॉक के बीच, एक तंत्र के रूप में उभरता है जिसका डिग्री वितरण इस प्रकार है एक शक्ति-कानून। इसका कारण यह है कि यह मध्यस्थता-संचालित अटैचमेंट प्रतिमान नियम का पालन करता है, जो अधिमान्य अटैचमेंट नियम का भी प्रतीक है, लेकिन प्रच्छन्न रूप में।

उत्पादक मॉडल

स्केल-फ्री तंत्र अकेले संयोग से उत्पन्न नहीं होते हैं। पॉल एर्डोस | एर्डोस और रेनी (1960) ने ग्राफ के लिए विकास के एक प्रतिमान का अध्ययन किया, जिसमें प्रत्येक चरण में, दो गिरह को यादृच्छिक रूप से समान रूप से चुना जाता है और उनके बीच एक शृंखला डाला जाता है। इन यादृच्छिक रेखांकन के गुण स्केल-मुक्त तंत्र में पाए जाने वाले गुणों से भिन्न होते हैं, और इसलिए इस विकास प्रक्रिया के लिए एक प्रतिमान की आवश्यकता होती है।

स्केल-फ्री तंत्र के एक सबसेट के लिए सबसे व्यापक रूप से ज्ञात उत्पादक प्रतिमान बारबासी और अल्बर्ट (1999) का अमीर अमीर हो जाओ उत्पादक प्रतिमान है जिसमें प्रत्येक नया वेब पेज एक संभाव्यता वितरण के साथ मौजूदा वेब पेजों के लिए शृंखला बनाता है जो एक समान नहीं है, लेकिन वेब पेजों की वर्तमान इन-डिग्री के समानुपाती। यह प्रतिमान मूल रूप से 1965 में संचयी लाभ शब्द के तहत डेरेक जे. डी सोला प्राइस द्वारा आविष्कार किया गया था, लेकिन जब तक बारबासी ने अपने वर्तमान नाम (बीए मॉडल) के तहत परिणामों को फिर से खोज नहीं लिया, तब तक यह लोकप्रियता तक नहीं पहुंचा। इस प्रक्रिया के अनुसार, कई इन-लिंक्स वाला पेज नियमित पेज की तुलना में अधिक इन-लिंक्स को आकर्षित करेगा। यह एक शक्ति-नियम उत्पन्न करता है लेकिन परिणामी ग्राफ़ वास्तविक वेब ग्राफ़ से अन्य गुणों में भिन्न होता है जैसे छोटे कसकर जुड़े समुदायों की उपस्थिति। अधिक सामान्य प्रतिमान और तंत्र विशेषताओं का प्रस्ताव और अध्ययन किया गया है। उदाहरण के लिए, पचोन एट अल। (2018) ने अमीरों को अमीर बनाने वाले उत्पादक प्रतिमान का एक प्रकार प्रस्तावित किया जो दो अलग-अलग अनुलग्नक नियमों को ध्यान में रखता है: एक अधिमान्य अनुलग्नक तंत्र और केवल सबसे हाल के गिरह के लिए एक समान विकल्प।समीक्षा के लिए डोरोगोवत्सेव और जोस फर्नांडो फरेरा मेंडेस की पुस्तक देखें। कुछ तंत्र जैसे कि गैर-रैखिक तरजीही लगाव | सुपर-लीनियर तरजीही लगाव और दूसरा पड़ोसी लगाव तंत्र उत्पन्न करते हैं जो क्षणिक रूप से स्केल-मुक्त होते हैं, लेकिन एक सिद्धांत से विचलित हो जाते हैं क्योंकि तंत्र बड़े होते हैं।

पेनॉक et al द्वारा वेब शृंखला के लिए कुछ भिन्न उत्पादक प्रतिमान का सुझाव दिया गया है। (2002)। उन्होंने एक विशिष्ट विषय जैसे विश्वविद्यालयों, सार्वजनिक कंपनियों, समाचार पत्रों या वैज्ञानिकों के होम पेजों में रुचि रखने वाले समुदायों की जांच की और वेब के प्रमुख केंद्रों को छोड़ दिया। इस मामले में, लिंक्स का वितरण अब एक सिद्धांत नहीं था बल्कि एक सामान्य वितरण जैसा था। इन अवलोकनों के आधार पर, लेखकों ने एक उत्पादक प्रतिमान प्रस्तावित किया जो एक शृंखला प्राप्त करने की आधारभूत संभावना के साथ अधिमान्य लगाव को मिलाता है।

एक अन्य उत्पादक प्रतिमान कुमार एट अल द्वारा अध्ययन किया गया कॉपी प्रतिमान है। (2000), जिसमें नए गिरह बेतरतीब ढंग से एक मौजूदा गिरह का चयन करते हैं और मौजूदा गिरह के शृंखला के एक अंश को कॉपी करते हैं। यह एक सिद्धांत भी उत्पन्न करता है।

स्केल-फ्री तंत्र बनाने के लिए तंत्र का विकास (नए गिरह जोड़ना) एक आवश्यक शर्त नहीं है। एक संभावना (कैल्डेरेली एट अल 2002) संरचना को स्थिर मानने और शामिल दो शीर्षों की एक विशेष संपत्ति के अनुसार शीर्षों के बीच एक शृंखला बनाने की है। एक बार इन वर्टेक्स गुणों के लिए सांख्यिकीय वितरण निर्दिष्ट करने के बाद, यह पता चलता है कि कुछ परिस्थितियों में स्थिर तंत्र भी स्केल-फ्री गुण विकसित करते हैं।

सामान्यीकृत स्केल-मुक्त मॉडल

स्केल-मुक्त नेटवर्क कॉम्प्लेक्स नेटवर्क्स के मॉडलिंग में तेज़ी से गतिविधि हुई है। बारबासी और अल्बर्ट की रेसिपी कई भिन्नताओं और सामान्यीकरणों के बाद किया गया है और पिछले गणितीय कार्यों का सुधार। जब तक किसी प्रतिमान में पावर लॉ डिस्ट्रीब्यूशन है, वह स्केल-फ्री तंत्र है, और उस तंत्र का प्रतिमान स्केल-फ्री प्रतिमान है।

विशेषताएं

कई वास्तविक तंत्र (लगभग) स्केल-फ्री हैं और इसलिए उनका वर्णन करने के लिए स्केल-फ्री प्रतिमान की आवश्यकता होती है। प्राइस की योजना में, स्केल-फ्री प्रतिमान बनाने के लिए दो सामग्रियों की आवश्यकता होती है:

1. गिरह (नेटवर्किंग) को जोड़ना या हटाना। आमतौर पर हम तंत्र बढ़ाने पर ध्यान देते हैं, यानी गिरह जोड़ना।

2. तरजीही लगाव: संभावना $\Pi$ वह नया गिरह पुराने गिरह से जुड़ा होगा।

ध्यान दें कि कुछ प्रतिमान (देखें दंगलचेव तथा फिटनेस प्रतिमान नीचे) गिरह की संख्या को बदले बिना भी स्थिर रूप से काम कर सकता है। यह भी ध्यान में रखा जाना चाहिए कि यह तथ्य कि तरजीही अटैचमेंट प्रतिमान स्केल-फ्री तंत्र को जन्म देते हैं, यह साबित नहीं करता है कि यह वास्तविक दुनिया के स्केल-फ्री तंत्र के विकास में अंतर्निहित तंत्र है, क्योंकि काम में विभिन्न तंत्र मौजूद हो सकते हैं। वास्तविक-विश्व प्रणालियाँ जो फिर भी स्केलिंग को जन्म देती हैं।

उदाहरण

स्केल-फ्री तंत्र गुण उत्पन्न करने के लिए कई प्रयास किए गए हैं। यहाँ कुछ उदाहरण हैं:

बाराबासी-अल्बर्ट मॉडल

बारबासी-अल्बर्ट मॉडल, प्राइस के प्रतिमान के एक अप्रत्यक्ष संस्करण में एक रैखिक अधिमान्य लगाव है $\Pi (k_{i})={\frac {k_{i}}{\sum _{j}k_{j}}}$ और हर कदम पर एक नया गिरह जोड़ता है।

(ध्यान दें, की एक अन्य सामान्य विशेषता $\Pi (k)$ वास्तविक तंत्र में वह है $\Pi (0)\neq 0$, यानी एक गैर-शून्य संभावना है कि ए नया गिरह एक पृथक गिरह से जुड़ता है। इस प्रकार सामान्य तौर पर $\Pi (k)$ रूप है $\Pi (k)=A+k^{\alpha }$, कहाँ पे $A$ गिरह का प्रारंभिक आकर्षण है।)

दो स्तरीय तंत्र मॉडल

दंगलचेव (देखें [43]) तरजीही लगाव में लक्ष्य गिरह के प्रत्येक पड़ोसी के महत्व पर विचार करके 2-एल प्रतिमान बनाता है। 2-एल प्रतिमान में एक गिरह का आकर्षण न केवल इससे जुड़े गिरह की संख्या पर निर्भर करता है बल्कि इनमें से प्रत्येक गिरह में शृंखला की संख्या पर भी निर्भर करता है।

$\Pi (k_{i})={\frac {k_{i}+C\sum _{(i,j)}k_{j}}{\sum _{j}k_{j}+C\sum _{j}k_{j}^{2}}},$

जहाँ C 0 और 1 के बीच का गुणांक है।

2-एल प्रतिमान का एक प्रकार, k2 मॉडल, जहां पहले और दूसरे पड़ोसी गिरह लक्ष्य गिरह के आकर्षण के लिए समान रूप से योगदान करते हैं, क्षणिक स्केल-मुक्त तंत्र के उद्भव को प्रदर्शित करता है।K2 प्रतिमान में, जब तक तंत्र अपेक्षाकृत छोटा होता है, तब तक डिग्री वितरण लगभग स्केल-फ्री दिखाई देता है, लेकिन स्केल-फ्री शासन से महत्वपूर्ण विचलन उभर कर सामने आता है क्योंकि तंत्र बड़ा होता है। इसके परिणामस्वरूप समय के साथ अलग-अलग डिग्री बदलते हुए गिरह के सापेक्ष आकर्षण होता है, एक विशेषता वास्तविक तंत्र में भी देखी जाती है।

मध्यस्थता-संचालित (MDA) मॉडल

मीडिएशन-ड्रिवन अटैचमेंट मॉडल|मीडिएशन-ड्रिवन अटैचमेंट (एमडीए) प्रतिमान में, एक नया गिरह आ रहा है $m$ किनारों एक मौजूदा कनेक्टेड गिरह को यादृच्छिक रूप से चुनता है और उसके बाद खुद को जोड़ता है, उस के साथ नहीं, बल्कि इसके साथ $m$ इसके पड़ोसियों को भी यादृच्छिक रूप से चुना गया। संभावना $\Pi (i)$ वह गिरह $i$ चुने गए मौजूदा गिरह का है

$\Pi (i)={\frac {k_{i}}{N}}{\frac {\sum _{j=1}^{k_{i}}{\frac {1}{k_{j}}}}{k_{i}}}.$

कारण ${\frac {\sum _{j=1}^{k_{i}}{\frac {1}{k_{j}}}}{k_{i}}}$ हार्मोनिक माध्य का व्युत्क्रम है (IHM) की डिग्री $k_{i}$ एक गिरह के पड़ोसी $i$. व्यापक संख्यात्मक जांच से पता चलता है कि लगभग $m>14$ बड़े में औसत IHM मान $N$ सीमा स्थिर हो जाती है जिसका अर्थ है $\Pi (i)\propto k_{i}$. तात्पर्य यह है कि जितना अधिक होगा एक गिरह में लिंक्स (डिग्री) होते हैं, जितने अधिक शृंखला प्राप्त करने की संभावना उतनी ही अधिक होती है क्योंकि वे हो सकते हैं मध्यस्थों के माध्यम से बड़ी संख्या में पहुंचें जो अनिवार्य रूप से सहज ज्ञान का प्रतीक हैं अमीर के लिए अमीर तंत्र का विचार (या बाराबसी-अल्बर्ट प्रतिमान का अधिमान्य लगाव नियम)। इसलिए एमडीए तंत्र को फॉलो करते देखा जा सकता है पीए शासन लेकिन भेष में।

हालाँकि, के लिए $m=1$ यह वर्णन करता है कि विजेता इसे सभी तंत्रों के रूप में लेता है जैसा कि हम लगभग पाते हैं $99\%$ कुल गिरह में से एक डिग्री है और एक डिग्री में सुपर-रिच है। जैसा $m$ मूल्य बढ़ने से अति धनी और गरीब के बीच का अंतर कम हो जाता है और जैसे-जैसे $m>14$ हम धनी से अधिक धनवान बनने की प्रक्रिया को धनवान से अधिक धनी प्राप्त करने की क्रियाविधि के रूप में देखते हैं।

गैर रेखीय अधिमान्य

See also: गैर-रैखिक तरजीही

बारबासी-अल्बर्ट प्रतिमान मानता है कि संभावना $\Pi (k)$ कि एक गिरह गिरह से जुड़ता है $i$ डिग्री के लिए आनुपातिक है (ग्राफ सिद्धांत) $k$ गिरह का $i$. इस धारणा में दो परिकल्पनाएँ शामिल हैं: पहला, वह $\Pi (k)$ निर्भर करता है $k$, जिसमें यादृच्छिक रेखांकन के विपरीत $\Pi (k)=p$, और दूसरा, कि का कार्यात्मक रूप $\Pi (k)$ में रैखिक है $k$

गैर-रैखिक अधिमान्य अनुलग्नक में, का रूप $\Pi (k)$ रैखिक नहीं है, और हाल के अध्ययनों से पता चला है कि डिग्री वितरण फ़ंक्शन के आकार पर दृढ़ता से निर्भर करता है $\Pi (k)$

क्रैपीव्स्की, रेडनर और लेव्राजप्रदर्शित करता है कि गैर-रैखिक अधिमान्य अनुलग्नक के लिए तंत्र की स्केल-मुक्त प्रकृति नष्ट हो जाती है। एकमात्र मामला जिसमें तंत्र की सांस्थिति स्केल मुक्त है, वह है जिसमें तरजीही लगाव स्पर्शोन्मुख रूप से रैखिक है, अर्थात। $\Pi (k_{i})\sim a_{\infty }k_{i}$ जैसा $k_{i}\to \infty$. इस मामले में दर समीकरण की ओर जाता है

$P(k)\sim k^{-\gamma }{\text{ with }}\gamma =1+{\frac {\mu }{a_{\infty }}}.$

इस तरह डिग्री वितरण के प्रतिपादक को 2 और के बीच किसी भी मान पर ट्यून किया जा सकता है $\infty$

पदानुक्रमित तंत्र मॉडल

पदानुक्रमित तंत्र मॉडल, डिज़ाइन द्वारा, स्केल फ्री हैं और गिरह के उच्च क्लस्टरिंग हैं। इटरेटिव पदानुक्रम निर्माण एक पदानुक्रमित तंत्र की ओर जाता है। पांच गिरह के पूरी तरह से जुड़े क्लस्टर से शुरू करके, हम प्रत्येक क्लस्टर के परिधीय गिरह को मूल क्लस्टर के केंद्रीय गिरह से जोड़ने के लिए चार समान प्रतिकृतियां बनाते हैं। इससे हमें 25 गिरह (एन = 25) का तंत्र मिलता है। उसी प्रक्रिया को दोहराते हुए, हम मूल क्लस्टर के चार और प्रतिकृतियां बना सकते हैं - प्रत्येक के चार परिधीय गिरह पहले चरण में बनाए गए गिरह के केंद्रीय गिरह से जुड़ते हैं। यह N = 125 देता है, और प्रक्रिया अनिश्चित काल तक जारी रह सकती है।

फिटनेस मॉडल

विचार यह है कि दो शीर्षों के बीच का शृंखला बेतरतीब ढंग से असाइन नहीं किया गया है, सभी जोड़े के लिए प्रायिकता p बराबर है। बल्कि P के लिए

$p(x_{i},x_{j})$. वर्ल्ड ट्रेड वेब के मामले में, देश की फिटनेस के रूप में उनके सकल घरेलू उत्पाद का उपयोग करके और सभी संपत्तियों को फिर से बनाना संभव है

$p(x_{i},x_{j})={\frac {\delta x_{i}x_{j}}{1+\delta x_{i}x_{j}}}.$

अतिपरवलिक ज्यामितीय रेखांकन

Main article: [[:अतिपरवलिक ज्यामितीय रेखांकन

 

Main article: Hyperbolic geometric graph]]

यह मानते हुए कि एक तंत्र में एक अंतर्निहित अतिपरवलिक ज्यामिति है, स्केल-फ्री डिग्री वितरण उत्पन्न करने के लिए कोई स्थानिक तंत्र के ढांचे का उपयोग कर सकता है। यह विषम डिग्री वितरण तब अंतर्निहित अतिशयोक्तिपूर्ण ज्यामिति के नकारात्मक वक्रता और मीट्रिक गुणों को दर्शाता है।

वांछित गुणों के साथ स्केल फ्री ग्राफ उत्पन्न करने के लिए एज डुअल ट्रांसफॉर्मेशन

कम डिग्री सहसंबंध और क्लस्टरिंग गुणांक के साथ स्केल फ्री ग्राफ़ के साथ शुरू करना, एज-डुअल ट्रांसफ़ॉर्मेशन को लागू करके बहुत अधिक डिग्री सहसंबंध और क्लस्टरिंग गुणांक के साथ नए ग्राफ़ उत्पन्न कर सकता है।

यूनिफ़ॉर्म-प्रेफ़रेंशियल-अटैचमेंट प्रतिमान (UPA प्रतिमान)

यूपीए प्रतिमान तरजीही अटैचमेंट प्रतिमान (पाचॉन एट अल द्वारा प्रस्तावित) का एक प्रकार है जो दो अलग-अलग अटैचमेंट नियमों को ध्यान में रखता है: एक प्रेफरेंशियल अटैचमेंट मैकेनिज्म (प्रायिकता 1−p के साथ) जो अमीरों को अमीर बनाने वाली प्रणाली पर जोर देता है, और एक समान विकल्प (संभाव्यता पी के साथ) सबसे हाल के गिरह के लिए। डिग्री वितरण के पैमाने-मुक्त व्यवहार की मजबूती का अध्ययन करने के लिए यह संशोधन दिलचस्प है। यह विश्लेषणात्मक रूप से सिद्ध होता है कि असम्बद्ध रूप से शक्ति-सिद्धांत डिग्री वितरण संरक्षित है।

स्केल-मुक्त आदर्श नेटवर्क

तंत्र सिद्धांत के संदर्भ में एक स्केल-फ्री आदर्श तंत्र स्केल-फ्री आइडियल गैस प्रायिकता घनत्व फ़ंक्शन के बाद डिग्री वितरण वाला एक यादृच्छिक तंत्र है। ये तंत्र जटिल तंत्र पर सूचना सिद्धांत के साथ सामाजिक समूहों के आकार वितरण को उजागर करके शहर के आकार के वितरण और चुनावी परिणामों को पुन: पेश करने में सक्षम हैं, जब तंत्र पर एक प्रतिस्पर्धी क्लस्टर विकास प्रक्रिया लागू की जाती है। स्केल-मुक्त आदर्श तंत्र के प्रतिमान में यह प्रदर्शित करना संभव है कि डनबर की संख्या घटना का कारण है जिसे 'अलगाव की छह डिग्री' के रूप में जाना जाता है।

नव की विशेषताएं

एक स्केल-फ्री तंत्र के लिए $n$ गिरह और पावर-लॉ घातांक $\gamma >3$ के साथ बड़ी डिग्री वाले कोने द्वारा निर्मित प्रेरित सबग्राफ $\log {n}\times \log ^{*}{n}$ के साथ एक स्केल-फ्री तंत्र है $\gamma '=2$, लगभग निश्चित रूप से जाना जाता है।

पावर लॉ घातांक का अनुमान

आमतौर पावर-लॉ घातांक का अनुमान लगाना $\gamma$ स्केल-फ्री तंत्र का उपयोग करके किया जाता है। चूंकि समरूप नमूनाकरण विधि डिग्री वितरण महत्वपूर्ण पर्याप्त नमूने प्राप्त नहीं करता है, इसलिए यह विधि एक बड़े पूर्वाग्रह और भिन्नता उत्पन्न कर सकती है। हाल ही में यादृच्छिक (यानी, यादृच्छिक शृंखला के यादृच्छिक छोर) का नमूना लेने का प्रस्ताव दिया गया है, जो विरोधाभास के परिणामस्वरूप डिग्री वितरण की पूंछ से आने की अधिक संभावना है। सैद्धांतिक रूप से, यादृच्छिक के साथ अधिकतम संभावना का अनुमान समान नमूनाकरण के आधार पर शास्त्रीय दृष्टिकोण की तुलना में एक छोटे पूर्वाग्रह और एक छोटे भिन्नता का कारण बनता है।

यह भी देखें

• रैंडम ग्राफ
• एर्डोस-रेनी मॉडल
• गैर रेखीय तरजीही लगाव
• बोस-आइंस्टीन संक्षेपण (नेटवर्क सिद्धांत)
• स्केल इनवेरियन – Features that do not change if length or energy scales are multiplied by a common factor
• जटिल नेटवर्क – Network with non-trivial topological features
• वेबग्राफ
• बारबासी-अल्बर्ट मॉडल
• बियांकोनी-बाराबासी मॉडल

इस पेज में लापता आंतरिक शृंखला की सूची

• गामा समारोह
• नियम
• गैर रेखीय तरजीही लगाव
• परेटो वितरण
• वसा पूंछ वितरण
• नोट्रे डेम विश्वविद्यालय
• सूचना श्रंखला तल
• पूरा ग्राफ
• छोटी दुनिया की घटना
• केविन बेकन की छह डिग्री
• भारित प्लानर स्टोकास्टिक जाली (डब्लूपीएसएल)
• मध्यस्थता संचालित अनुलग्नक मॉडल
• यादृच्छिक ग्राफ
• डिग्री (ग्राफ सिद्धांत)
• असम्बद्ध रूप से
• पुनरावृत्त पदानुक्रम
• संभाव्यता घनत्व कार्य
• जुदाई की छह डिग्री

अग्रिम पठन

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