Komplex rendszerek

Laborvezető:

Ódor Géza  D.Sc., tudományos tanácsadó

Munkatársak:

• Szolnoki Attila D.Sc., tudományos tanácsadó
• Juhász Zoltán Ph.D.
• Király Balázs, Ph.D
• Borsos István, tmts
• Papp István, Ph.D.
• Szabó György, D.Sc., professor emeritus

• Evolúciós játékelmélet
• Önszervező jelenségek komplex rendszerekben
• Nemegyensúlyi fázisátmenetek
• Népzenei, nyelvi és genetikai adatok számítógépes elemzése

A kis létszámú Laboratórium hagyományos kutatási területe az egyensúlyi és nem-egyensúlyi rendszerek statisztikus fizikai elemzése, ami az utóbbi években kezd kibővülni a tanulóalgoritmusok alkalmazásával és fejlesztésével.

Kutatásaik célja:

A Komplex Rendszerek Osztály folytatja a különböző megkezdett sikeres kutatásokat, melyek társadalmi kihívásokra, biológiai, ökológiai, szociológiai, egészségi, valamint az energiatermeléssel kapcsolatok alapkutatási problémákra keresnek választ a statisztikus fizika és a matematika numerikus és analitikus módszereivel. Az egészség témakörben a kritikus agy hipotézist és a turbulens szinkronizációs mintákat tervezzük kutatni gyümölcslégy és nagy emberi konnektom   hálózatok felhasználásával. Céljaink között szerepel egy villamos hálózat modellező nyilvános szoftver kifejlesztése, valamint magas impaktos folyóirat publikációk és előadások fontos konferenciákon. Játékelméleti kutatásaink fő céljai közé tartozik az együttműködő viselkedés fenntartását segítő jelenségek azonosítása; hogy a bimátrixjátékok tulajdonságait miképpen befolyásolják az elemi játékok; továbbá a viselkedési stratégiák és a sikerüket meghatározó tulajdonságok együttes evolúciójának tanulmányozása.

Legutóbbi eredményeik:

• Különböző elektromos berendezés kiesési adatbázisokat analizálva azt találtuk, hogy a kiesési idők és az energia veszteség igen gyakran hatványfüggvény eloszlásokkal írható le. Ennek a jelenségnek az értelmezésére spektrális analízist hajtottunk végre, hogy feltárjuk az események közötti időbeli korrelációkat. Egy önszerveződő kritikus, valamint egy úgy nevezett Magasan Optimális Tolerancia modellt javasoltuk a korreláció függvényében.
• A Kuramoto modell lokális, dinamikus szinkronizációt analizálva, először meghatároztuk az USA és az EU nagyfeszültségű hálózatok gyenge pontjait és hasonlítottuk a közösségeket elválasztó élek helyeivel. Az európai hálózatok topológiai fejlesztésre két módszert hasonlítottunk össze. Tisztán statikus topológikus fejlesztési stratégia esetén jelentősen javult a stabilitás a véletlen él hozzáadásához képest, ami még jobb lett, amikor a dinamikus módon meghatározott gyenge pontok környékén hajtottunk végre vezeték hozzáadásokat. Megmutattuk, hogy mind a stabilitás, mind a blackout méretében javulást lehet elérni a szinkronizációs pont környékén, ahova amúgy a rendszerek spontán beállnak. Így szerencsére az úgy nevezett Braess paradoxon nem érvényesül, ami értelmetlenné tenné az ilyen fajta hálózati fejlesztéseket. Ezt a munkát a Phys. Rev. Research-be beküldve, 2024 ben publikáltuk.
• A játékelmélet témakörben Szolnoki Attila és társai korábbi evolúciós játékelmélethez köthető témákat folytatták. Az egyik irány a ciklikusan domináns szereplőket tartalmazó rendszerek vizsgálata, ahol a fő kérdés azoknak az általános dinamikai szabályoknak az azonosítása, amik alapján előre meg lehet jósolni egy társulás (szövetség) életképességét. Ezek ismeretében, akár már manipulálni is lehet egy ilyen általános értelemben ökológia rendszer viselkedését, de a mikrobiológia, illetve közgazdaságtani alkalmazások is érdekesek. A másik fő téma a térben strukturált rendszerekben előforduló szociális dilemmák vizsgálata volt. Érdekes fejlemény volt a csoportméret-függő szinergia következményének, vagy a mintavételezett büntetés, illetve jutalmazás hatásainak a feltárása. A fentiek még kiegészültek egy olyan nagy zajú tartományban alkalmazható párközelítési technikával, ami kapcsolatot teremthet két eddig lényegében egymástól függetlenül fejlődő kutatási irány közöt

Az utóbbi évek legfontosabb publikációi:

• Critical synchronization dynamics of the Kuramoto model on connectome and small world graphs, Scientific Reports 9, 19621 (2019).
• Bálint Hartmann, Shengfeng Deng, Géza Ódor, and Jeffrey Kelling, Revisiting and Modeling Power-Law Distributions in Empirical Outage Data of Power Systems, PRX Energy 2 (2023) 033007,
• Liu Linjie; Chen Xiaojie; Szolnoki Attila, Coevolutionary dynamics via adaptive feedback in collective-risk social dilemma game ELIFE (2050-084X 2050-084X): 12 1 Paper e8295. 26 p. (2023),
• Szolnoki Attila; Chen Xiaojie, Emerging solutions from the battle of defensive alliances, SCIENTIFIC REPORTS (2045-2322 2045-2322): 13 1 Paper 8472. 9 p. (2023),
• Park Junpyo; Chen Xiaojie; Szolnoki Attila, Competition of alliances in a cyclically dominant eight-species population, CHAOS SOLITONS & FRACTALS (0960-0779 1873-2887): 166 Paper 113004. 7 p. (2023).