Komplex rendszerek
Osztályvezető:
Szabó György D.Sc., tudományos tanácsadó
Munkatársak:
- Ódor Géza D.Sc., tudományos tanácsadó
- Szolnoki Attila D.Sc., tudományos tanácsadó
- Juhász Zoltán Ph.D.
- Király Balázs, PhD diák
- Borsos István, tmts
Kutatási témák
- Evolúciós játékelmélet
- Önszervező jelenségek komplex rendszerekben
- Nemegyensúlyi fázisátmenetek
- Népzenei, nyelvi és genetikai adatok számítógépes elemzése
- Képfeldolgozási eszközök fejlesztése
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. A Laboratórium legfőbb eredményei 2019-ben:
- Folytatták a sokszereplős evolúciós játékelméleti modellek vizsgálatát olyan rendszerekben ahol az egyén és a közösség érdeke ellentétes. Olyan modelleket vizsgáltak, ahol a stratégia-frissítés korábbi erősen leegyszerűsített szabályai helyett ezek kombinációi határozzák meg a rendszer fejlődését. A kínai társszerzőkkel közösen végzett elemzések a kormányzati döntések szempontjából fontos jutalmazás és büntetés optimális kombinációját, illetve az információ és értékelés átadásának fontosságát és pontatlanságának következményeit vizsgálták. A körülmények periodikus változásának hatásait szlovén együttműködésben elemezték. A szereplők helyváltoztatásával együtt járó új kapcsolatok fejlődését és annak hatását a közösség szempontjából fontos együttműködésre az önkéntes közlegelő játékoknál ír kollégákkal tanulmányozták. A brazil együttműködés keretein belül a ciklikusság azon következményeit vizsgálták, amikor spontán módon kialakuló stratégiatársulások határozzák meg a rendszer fejlődését.
- A mátrixok elemi (ortogonális) összetevőkre bontása lehetővé tette az elemi kölcsönhatások azonosítását a szimmetrikus potenciáljátékok körében. Ezt az elemzést az idén kiterjesztették a nem-szimmetrikus mátrixjátékokra. Eredményeik szerint a potenciál létezése az önkéntes érmepárosításra emlékeztető elemi kölcsönhatások hiányával, illetve az ennek megfelelő ortogonalitási kritériumokkal magyarázható. Az elemi kölcsönhatások összjátékának szisztematikus vizsgálatát kiterjesztették olyan rendszerekre, amelyeknél a potenciál létezését (és egyúttal a fizikai rendszerekre jellemző viselkedést) ciklikus komponensek akadályozzák. Sikerült megmutatni, hogy a ciklikus komponensek is képesek olyan társadalmi dilemmát okozni, ami a társadalom átlagos jövedelmének csökkenésében jelentkezik. Ezeknél a rendszereknél érvényesül a ciklikus kölcsönhatások körében már 20 éve ismert jelenség, miszerint ciklikus dominancia esetében a külső támogatás haszonélvezője a támogatott stratégia ragadozója. Ez a hatás olyan lavinajelenségek sorozatát indítja el a térbeli modelleknél, ahol képesek kialakulni és növekedni olyan tartományok, ahol a társadalmi jövedelem optimális, de ezt a kedvező eredményt a ciklikusság említett hatása rövid időn belül megszünteti.
- Az irányított gráfok statisztikai elemzésénél bevezették a hálózatelemzés számára fontos mennyiségeket, amelyek számszerűsítik a ciklikus és hierarchikus összetevők hányadát, ill. a hierarchikus komponens antiszimmetrikus természetét. A fogalmak alkalmazhatóságát a bajnokságokra jellemző irányított gráfok esetében számszerűen is elemeztük. Ezek a vizsgálatok a statisztikus fizika ekviparticiós tételére emlékeztető összefüggések létezését sejtetik a véletlen gráfoknál.
- A statisztikus fizika hagyományos fogalmainak és módszereinek következetes alkalmazása érhető tetten a Griffiths fázis univerzális tulajdonságainak numerikus elemzésénél is az időben lassan változó agymodelleken. Ezek a vizsgálatok alkalmasak voltak az agymodellekben megfigyelhető lavinajelenségek méreteloszlásának tanulmányozására.
- A népzenei és genetikai adathalmaz állandó növelése megköveteli az elemző algoritmusok folyamatos fejlesztését is. Az újonnan kifejlesztett algoritmusok alkalmasak a csoportosulások azonosítására és az evolúciós öröklődés követésére mind a genetikai (haplocsoport) jellemzőkben, mind pedig a népzenei dallamok népi jellegzetességeiben. Mivel a két adathalmaz evolúciós fejlődése szorosan kötődik egymáshoz, ezért közöttük fennálló rokonsági (hasonlósági) viszonyokról pontosabb képet alkothatunk és kísérletekkel ellenőrizhető további kérdéseket tehetünk fel.
Az utóbbi 5 év 10 legfontosabb publikációi:
- Juhász, E. Dudás, A. Vágó-Zalán, H .Pamjav. A simultaneous search for footprints of early human migration processes using the genetic and folk music data in Eurasia., Molecular Genetics and Genomics. 294 (2019) 941-962.
- T. Gastner and Géza Ódor, The topology of large Open Connectome networks for the human brain, Sci. Rep. 6 (2016) 27249.
- Cota, Silvio C. Ferreira, and Géza Ódor, Griffiths phases in infinite-dimensional, non-hierarchical modular networks, Sci. Rep. 8, (2018) 9144.
- Géza Ódor and B. Hartmann, Heterogeneity effects in power grid network models,
Rev. E 98 (2018) 022305. - Géza Ódor and Bálint Hartmann, Power-Law Distributions of Dynamic Cascade Failures in Power-Grid Models, Entropy 22, (2020) 666.
- Király and Gy. Szabó: Interplay of elementary interactions causing social traps in evolutionary games, Front. Phys. 8 (2020) 59.
- Király, Gy. Szabó: Entropy Affects the Competition of Ordered Phases, Entropy 20 (2018) 115.
- Szabó and B. Király: Extension of a spatial evolutionary coordination game with neutral options, Phys. Rev. E 93 (2016) 052108.
- Szabó and I. Borsos: Evolutionary potential games on lattices, Phys. Rep. 624 (2016) 1-60
- Szolnoki, M. Perc: Second-Order Free-Riding on Antisocial Punishment Restores the Effectiveness of Prosocial Punishment, Phys. Rev. X 7 (2017) 041027.