Önerilen fiziksel hesaplama çerçevesinin genel yürütme mantığı ve veri akışı şu şekilde gösterilmiştir: Şekil 1. Çerçeve yürütülürken, yerel aşırı yük yeniden dağıtımının mikroskobik termal özellikleri ve düğüm derece dağılımlarının doğrusal olmayan evrimi yakalanır (özetle anlatıldığı gibi Şekil 2 ve Şekil 3, aşağıda dinamik ayrıntılar açıklanmıştır. Sonraki bölümler, simülasyon sonuçlarını doğrudan protokol aşamalarına eşleştirir.
Zamansal topoloji evrimi, TERGM aracılığıyla
Şekil 4 ICT-DE500 çekirdek ağındaki mekânsal topolojiyi ve topluluk yapısını görsel olarak çözümleyerek, bilinçli saldırı simülasyonlarında hedef alınan yüksek aracılık değerine sahip düğümlerin dağılımını ortaya koyar. Uyum iyiliği testi, oluşturulan ağ topolojisinin gerçek ekosistemlerin zamansal evrimini etkili bir şekilde modellediğini doğrular ve 10.000 adımlık başlangıç dönemi sonrasında gradyan patlamasından veya yerel optimal tuzağından başarıyla kaçınıldığını gösterir. Şekil 5 MCMC-MLE parametre yakınsama tanısal yörüngelerini ve jeodezik mesafe uyum iyiliğini sunar. Şekil 5A kenar yoğunluğunu temsil eden üç temel parametreyi gösterir θ₁, karşılıklılık θ₂ve geometrik olarak ağırlıklandırılmış kenar paylaşımı θ₃ 10.000 adımın üzerindeki başlangıç süresi eşiğini geçtikten sonra hepsi büyük ölçekli yönlü sürüklenmelerini sonlandırır ve beklenen ortalamalar yatay taban çizgisine yakın şekilde birleşir ve dengelenir. Şekil 5B en kısa jeodezik mesafelerin ampirik gözlemlerinin, 1.000 bağımsız ağ gerçeklemesinin genel dağılım sınırları içinde sağlam bir şekilde yer aldığını göstermektedir. Bu gerçeklemeler, otokorelasyonu en aza indirmek amacıyla 10.000 ardışık Gibbs örnekleme yinelemesinden 10'luk bir seyreltme aralığı kullanılarak çıkarılmıştır ve bu durum topoloji oluşturma temelinin güvenilirliğini doğrular. Gözlem yılları boyunca endojen yapısal etkiler için özel MCMC-MLE parametre tahminleri, standart hataları ve istatistiksel anlamlılık değerleri şu şekilde ayrıntılı olarak verilmiştir: Tablo 2.
Makroskobik topolojik yapının zamansal evrimi nicelendirilmiştir Şekil 6. Ağ yoğunluğu 2018 ile 2023 yılları arasında 0,015'ten 0,035'e kadar düzenli olarak artarken, ortalama kümeleme katsayısı 0,22'den 0,37'ye yükseldi ve bu durum önemli bir yoğunluk-kümeleme sapması fenomenini ortaya koydu. Yoğunluk, 2020 ile 2021 yılları arasında 0,021'den 0,029'a sıçrayarak en keskin artış gösterdi; buna karşılık kümeleme katsayısı 2020'de yaklaşık 0,31 ile yerel bir tepe değerine ulaştı ve ardından 2021'de yoğunluğun hızlı artmasına rağmen yaklaşık 0,29'a düştü. Bu sapma, makroekonomik döngü dalgalanmaları altında adaptif evrim mekanizmasını ortaya koyar; 2020'de riskten kaçınma yönelimli gruplaşma yerel kümelemeyi artırırken, 2021'de gerçekleşen çok sayıda yeni sınırötesi bağlantı, yakın ilişki ağı yapısını geçici olarak seyreltir.
Fiziksel kapasite kalibrasyonu ve yük başlatma
İkili değişkenli duyarlılık analizi Şekil 7 fiziksel kapasite fazlalığı ve yük polarizasyonunun en büyük bağlı bileşenin faz geçişi trajektorisi üzerindeki birleşik etkisini incelemektedir. Kapasite toleransının dokuz dik kombinasyonu boyunca α ve yük heterojenliği β, paneller dizisi artanın α ve azaltma β her ikisi de ağ çökmesini geciktirir. Kutuplanmış yük senaryosu altında β = 1,5 ve minimal fazlalık α = 0,1 in Şekil 7A, kritik çöküş eşiği yaklaşık olarak f'dirc = 0,08. Yükseltme α 0,5'e Şekil 7C inflüksiyon noktasını f yönünde sağa kaydırırc ≈ 0.23. Dengeli yük senaryosu altında β = 1,0 ve α = 0,1 in Şekil 7G, eşik değeri f'de sağlam kalırc ≈ 0.18 ve optimal kombinasyonda α = 0,5 ve β = 1,0 in Şekil 7I, eşik önemli ölçüde f'ye kadar uzanırc ≈ 0.38. Bu sonuçlar, yük dengelemenin yalnızca kapasite genişlemesinden daha büyük marjinal bir dayanıklılık kazancı sağladığını göstermektedir.
Kasıtlı saldırılara karşı doğrusal olmayan kademeli dinamikler
Çerçeve genel bakışında belirtildiği gibi, ilk kaskad hatasının ardından yerel taşma yükünün yeniden dağıtımının mikroskobik termal özellikleri gösterilmiştir. Şekil 2ve üç tipik mikro zaman adımı boyunca düğüm derecesi dağılımının doğrusal olmayan evrimi sunulmuştur Şekil 3.
Sistem dayanıklılık değerlendirmesi ve eşik belirlenmesi
Küresel iletim verimliliği için kritik geçiş eşiği %12,41'de yer almaktadır ± Hedefli bir saldırı sırasında %0,63 düğüm kaldırılması. 500 düğümlü ağ bağlamında, bu oran yaklaşık 62 adet çekirdek hub düğümün hedefli olarak kaldırılmasına karşılık gelir. Bu eşik değeri, tam topolojik kopmayı değil, etkinlik çöküş noktası olarak bilinen (yani iletim verimliliğinde en dik düşüşün başladığı nokta) bir durumu işaret eder. Şekil 8 küresel verimlilik E'nin üç boyutlu evrim yüzeyini sunarτ) kaldırma oranı ve tepe ağ yükü üzerinde Şekil 8A, ve sayısal türev alma ile iki boyutlu kesit Şekil 8B. Uzaklaştırma oranı f, 0,10'ın altında olduğunda, E(τ) 0,8'in üzerinde kalır ve birinci türevin eğrisi düşük bir bölgede salınım yapar. Birinci türevin yörüngesindeki minimum, kritik geçiş eşiğini belirler ve Şekil 8B tek bir çalışma kesitini f'de göstermec %12,0, 100 bağımsız Monte Carlo simülasyonundan elde edilen istatistiksel ortalama ile oldukça tutarlıdır.
Simülasyon konfigürasyonları ve temel uygulamalar
Önerilen model, hedefe yönelik saldırı senaryolarında statik ve derin öğrenme temel modellerine kıyasla önemli ölçüde üstün performans göstermektedir. Ancak rastgele hata durumlarında, Statik BA-ML temel modeli, TERGM-ML modeline (%%46,28) kıyasla daha yüksek bir dayanıklılık eşiğine (%%49,12) sahiptir. Barabási-Albert (BA) ölçek-özgür ağ topolojisi ile başlangıç durumunu paylaşmasına rağmen, statik topolojiyi koruyan Static BA-ML'nin karşılaştırılması, kesin bir ablasyon analizinden ziyade farklı bir topolojik kıyaslama noktası olarak değerlendirilmelidir.ási-Albert üretici mekanizması temel olarak ERGM çerçevesinden farklıdır. Şekil 9 dört model mimarisi boyunca kaskad yayılım tepe hızlarının yağmur-bulut grafiğini gösterir. Statik BA-ML temel modeli yaklaşık 49,7 düğüm/adım medyan tepe hızına sahiptir ve bazı aşırı gruplar 140'a yaklaşır. SNA-Kaskad ve GCN-Saldırı modellerinin medyan değerleri sırasıyla yaklaşık 35,6 ve 23,9'dur. TERGM-ML modeli, medyanı adım başına 13,2 düğüm olacak şekilde en güçlü yakınsamayı gösterir ve 40'ı aşan aşırı çökmeleri neredeyse ortadan kaldırır. Tablo 3 tüm modeller için kritik eşik değerleri ve istatistiksel anlamlılığı özetlemektedir. Bu karşılaştırmalar, TERGM-ML çerçevesinin hedefe yönelik asimetrik şoklara karşı üstün yapısal dayanıklılık gösterdiğini ortaya koymakla birlikte, gözlemlenen performans farklılıklarının yalnızca izole mekanizma ablasyonlarına değil, farklı temel topolojilerin, zamansal gelişimin ve kapasiteye duyarlı yeniden dağıtımın birlikte etkisine atfedildiğini açıklığa kavuşturur.
VERİ ERİŞİLEBİLİRLİĞİ:
Bu çalışmadaki ham veriler, Kaggle platformu aracılığıyla https://www.kaggle.com/datasets/justinas/startup-investments adresinden kamuya açık olan Crunchbase küresel kurumsal yatırım ve birleşme veri tabanından elde edilmiştir. 2018 dönemi için yıllık kenar matrislerine sahip 500 varlıktan oluşan işlenmiş ICT-DE500 alt kümesi–2023 yılına ait ve derece ile aracılık merkeziliği gibi düğüm niteliklerini içeren verilerin yanı sıra TERGM tahmin ve yakınsama tanılaması betikleri, geliştirilmiş Motter-Lai algoritmasıyla birlikte basamaklı hata simülasyon kodu ve tam bağımlılık belirtimleri, https://github.com/moonmoon1189/digital-economy-resilience-complex-networks adresindeki halka açık bir GitHub deposuna yüklenmiştir.

Şekil 1Zamansal topoloji evrimi ve doğrusal olmayan kaskad fiziksel hesaplama çerçevesi. Bu şekil, kritik geçiş eşiğini belirlemek için topoloji evrimi, fiziksel kapasite kalibrasyonu, doğrusal olmayan kaskadlanma ve dayanıklılık değerlendirme aşamalarını içeren genel yürütme mantığını ve veri akışını göstermektedir. Lütfen bu şeklin daha büyük halini görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 2: Doğrusal olmayan yük yeniden dağılımının ve yerel kaskad aşırı yüklenmesinin mikroskobik evriminin termal diyagramı. Şekil, mikro zaman adımı 0'dan 5'e kadar olan başlangıç kademeli arızadan sonra taşma yükünün yerel yeniden dağılımının dinamik termal özelliklerini göstermektedir. Lütfen bu şeklin daha büyük halini görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 3: Kademeli arıza sırasında düğüm derecesi dağılımının doğrusal olmayan evriminin dağılım grafiği. Şekil, sistemin düğüm derecesi dağılımının üç tipik mikro zaman adımında (0, 3, 6) evrim izleyişini göstermektedir. Lütfen bu şeklin daha büyük halini görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 4: İKY-DE500 çekirdek ağının mekânsal topolojisi, topluluk yapısı ve kasıtlı saldırı hedefi dağılımı. Şekil, çekirdek ağın yüksek derecede doğrusal olmayan makroskobik topolojisini ve mikroskobik düğüm özelliklerini görsel olarak ayrıştırarak yıldız merkezlerini ve savunmasız kaynakları vurgular. Lütfen bu şeklin daha büyük halini görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 5: Markov Zinciri Monte Carlo parametre tanısal yörüngesi ve jeodezik uzaklık için uyum iyiliği testi. (A) Bu panel, yinelemeler boyunca MCMC-MLE parametre tahminiyle yapılan tanısal yörüngeleri gösterir ve panel (B) en kısa jeodezik mesafenin uyum iyiliği testini gösterir. Lütfen bu şeklin daha büyük halini görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 6: Zaman serisi evriminde makro-topolojik özellik parametrelerinin birleşik dağılımı. Şekil, 2018 ile 2023 yılları arasında dijital ekonomi ekosistemi için makro-topolojik parametrelerin, özellikle ağ yoğunluğunun ve ortalama kümeleme katsayısının, değişim eğilimini göstermektedir. Eğilim çizgilerinin çevresindeki gölgeli bölgeler, 100 bağımsız Monte Carlo simülasyonundan elde edilen %95 güven aralıklarını temsil etmektedir. Lütfen bu şeklin daha büyük halini görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 7: Kapasite toleransı ve yük heterojenliğine ilişkin ikideğişkenli duyarlılık için faz geçişi bozunmasının dizi grafiği. (A–IBu paneller, kapasite toleransı ve yük heterojenliği farklı dik kombinasyonları boyunca faz geçişi yörüngelerini göstermektedir. Lütfen bu şeklin daha büyük halini görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 8: Üç boyutta küresel iletim verimliliğinin birleşik profili ve kesit kritik geçiş eşiği. Panel (A) küresel iletim verimliliğinin üç boyutlu uzamsal evrimini oluşturur ve panel (B) sayısal türev kullanarak iki boyutlu kesit alanındaki kritik geçiş eşiğini (yani verim-colaps noktası) yerelleştirmesini çıkarır. Lütfen bu şeklin daha büyük halini görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 9: Yağmur bulutu grafiğinde kaskad yayılım tepe evrim hızının heterojen dağılımı. Şekil, ikincil felaket patlamaları sırasında dört modelin kaskad yayılım tepe hızlarının heterojen olasılık yoğunluğu dağılımını kapsamlı bir şekilde göstermektedir. Lütfen bu şeklin daha büyük halini görüntülemek için buraya tıklayınız.
| Parametre | Değişken & Aralık | Kısıtlama & Gerekçe |
| Ağ Ölçeği | N=500 | Çıkarılan ICT-DE500 ampirik ağ altkümesinin sabit boyutu. |
| Merkezilik Ağırlığı | λ=0.5 | Derece ve bağlılık için eşit ağırlık sağlayarak sabitlenmiş temel çizgi. |
| Yük Dağıtım İndeksi | β∈[1.0,1.5] | İş yükü başlangıç heterojenliğini kontrol eden doğrusal olmayan üs. |
| Kapasite Toleransı | α∈[1.0,1.5] | Fiziksel kapasitenin üst sınırını belirleyen sistem düzeyinde yedeklilik oranı. |
| MCMC Yakma Dönemi | >10.000 adım | İstasyonel dağılım elde etmek için zorunlu başlangıç yinelemeleri atıldı. |
| Gibbs Örneklemesi Yinelemeleri | >10.000 adım | Zaman hizalanmış ağ topolojileri oluşturmak için ardışık örnekleme adımları. |
Tablo 1: Zaman serisi evrimi ve zincirleme arıza fiziksel simülasyonları için temel parametre ayarları. Tablo, ağ ölçeği, merkeziyet ağırlığı, yük dağıtım indeksi, kapasite toleransı ve Markov Zinciri Monte Carlo (MCMC) yinelemeleri dahil olmak üzere temel parametreleri tanımlar.
| Gözlem Yılı | Kenar Yoğunluğu (θ1) Tahmin etmek | Kenar Yoğunluğu (θ1) Std.Hata | Karşılıklılık (θ2) Tahmin etme | Karşılıklılık (θ2) Std.Hata | GWESP (θ3) Tahmin etme | GWESP (θ3) Std.Hata | Önem |
| 2018 | -6.35 | 0.12 | 1.95 | 0.08 | 1.25 | 0.05 | *** |
| 2019 | -6.15 | 0.11 | 1.98 | 0.09 | 1.35 | 0.06 | *** |
| 2020 | -6.05 | 0.14 | 2.15 | 0.1 | 1.55 | 0.07 | *** |
| 2021 | -5.85 | 0.13 | 1.9 | 0.09 | 1.3 | 0.06 | *** |
| 2022 | -5.75 | 0.12 | 2.05 | 0.08 | 1.42 | 0.05 | *** |
| 2023 | -5.65 | 0.11 | 2.1 | 0.07 | 1.48 | 0.05 | *** |
Tablo 2: Gözlem yılları boyunca endojen yapısal etkiler için TERGM parametre tahminleri (2018–2023). Tablo, altı yıllık gözlem dönemi boyunca kenar yoğunluğu, karşılıklılık ve geometrik olarak ağırlıklandırılmış kenar bazlı ortak bağlantı sayısı için Markov Zinciri Monte Carlo Maksimum Olabilirlik Tahmini (MCMC-MLE) parametre tahminlerini, standart hatalarını ve istatistiksel anlamlılıklarını rapor etmektedir. ***p < 0.001. Parametre tahminlerinin yanında standart hatalar verilmiştir.
| Model Mimarisi | Zamansal Evrim Mekanizması | Dinamik Yeniden Tahsis Mekanizması | Kritik Eşik (Hedefli Saldırı) | Kritik Eşik (Rastgele Arıza) | İstatistiksel Anlamlılık (p-değeri) |
| TERGM-ML | Evet | Evet | 12.41% ± 0.63% | 46.28% ± 1.75% | Referans Temel Hattı |
| Statik BA-ML | Hayır | Evet | 7.85% ± 0.42% | 49.12% ± 1.88% | p < 0.001 *** |
| SNA-Kademeli | Evet | Hayır | 8.93% ± 0.55% | 37.54% ± 1.42% | p = 0,003 ** |
| GCN-Attack (SOTA Taban Çizgisi) | Örtük | Örtük | 10.76% ± 0.81% | 43.15% ± 2.05% | p = 0,021 * |
Tablo 3: Çekirdek mekanizma ablasyonu ile çoklu model mimarisi dayanıklılık sınırının karşılaştırılması. Tablo, kasıtlı saldırı ve rastgele hata senaryolarında zaman serisi grafiklerinin ve geliştirilmiş Motter-Lai (TERGM-ML) ile üç temel modelin sistem dayanıklılığı için kritik eşik değerleri ve istatistiksel test sonuçlarını ayrıntılı olarak göstermektedir. Değerler ortalama olarak verilmiştir ± 100 bağımsız Monte Carlo simülasyonuna dayalı standart sapma. Hedefli saldırı, düğümlerin azalan bağıntı merkeziliğine göre sıralı olarak kaldırılmasını ifade eder. İstatistiksel anlamlılık, ilgili temel model ile önerilen çerçeve arasındaki Hedefli saldırı eşiği farkını bağımsız iki örneklem t-testi kullanarak değerlendirir (*)p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001).