Umeå universitets logga

Complex systems research seeks to explain emergent properties in social, technological, and biological systems that result from interactions between their components. As data on the intricate relationships within these systems become increasingly available, there is a growing need for more sophisticated models to describe them accurately and offer deeper insights.

This thesis addresses challenges in incorporating higher-order interactions and dynamics into the analysis of complex systems that go beyond standard network approaches. It covers mapping changing network organizations, modeling higher-order dynamics on ordinary networks, integrating network structure and metadata, and modeling multibody interactions. The thesis offers new tools and models to enhance our understanding of how higher-order dynamics and interactions shape the organization and give rise to the function of complex systems by providing more accurate representations than traditional network models. These findings pave the way for new research in network science.

Forskning om komplexa system strävar efter att förklara egenskaper som uppstår i sociala, teknologiska och biologiska system genom samspel mellan deras delar. När allt mer data om dessa relationer blir tillgänglig ökar behovet av mer avancerade modeller för att beskriva systemen korrekt och ge djupare insikter.

Den här avhandlingen tar upp utmaningar med att inkludera högre ordningens interaktioner och dynamik i analysen av komplexa system, genom att använda högre ordningens nätverksmodeller. Den behandlar kartläggning av förändrade nätverksstrukturer, modellering av högre ordningens dynamik i vanliga nätverk, kombinering av nätverksstruktur och metadata samt modellering av flerkroppsinteraktioner. De nya verktygen och modellerna ökar vår förståelse för hur högre ordningens dynamik och interaktioner påverkar organisationen och funktionen hos komplexa system. Detta görs genom att erbjuda mer precisa representationer än traditionella nätverksmodeller. Dessa resultat öppnar upp för framtida forskning inom nätverksvetenskap.