西安交大科研人员在复杂网络动力学领域取得重要进展

近日，西安交大电气学院段超教授的长文《大规模复杂系统不稳定的网络结构根源》（Network structural origin of instabilities in large complex systems）在《科学》（Science）子刊《科学进展》(Science Advances)上发表，论文的正文与附录共50页，论文详细阐述了科研团队在复杂网络动力学领域取得的重要进展。

大规模复杂系统中有一类是通过网络耦合形成的动力学系统，揭示网络复杂性与系统稳定性之间的关系是复杂系统研究领域长达半个世纪的热点问题。该研究成果首次利用系统的非正则性(nonnormality)和反应性(reactivity)来解释系统复杂性与系统稳定性的关系。

研究人员发现，随着网络规模的增大，系统的线性与非线性稳定性的发展方向可能是相悖的。论文揭示了系统非正则性和反应性的网络结构性根源。基于Chung–Lu–Vu随机网络模型，论文严格证明了大规模网络动力学系统具有非正则性和反应性的概率趋于1，同时给出了非正则和反应性的定量估计公式。这些结论为复杂动力学网络的分析、设计、控制奠定了理论基础，在电力系统等工程领域具有潜在的应用价值。