Non-Normal Transient Amplification in Adaptive Homophily-Driven Networks
Diese Arbeit untersucht transiente VerstÀrkungsmechanismen in adaptiven, homophiliegetriebenen Netzwerken unter Verwendung nicht-normaler Operator-Theorie und pseudospektraler Dynamik. Im Zentrum steht die mathematische Trennung zwischen Kovarianzkonzentration (effektive DimensionalitÀt d_{\mathrm{eff}}) und nicht-normaler Dynamik (H(J)). Die Analyse zeigt, dass ein Kollaps der effektiven Kovarianzdimension nicht notwendigerweise strukturelle InstabilitÀt impliziert. Stattdessen entstehen transiente VerstÀrkungen aus der Geometrie nicht-orthogonaler Eigenvektoren, gerichteter Kopplungsasymmetrie und pseudospektraler Expansion. Das Manuskript entwickelt ein adaptives Netzwerkmodell mit zustandsabhÀngigem Rewiring, untersucht Hysterese- und VerstÀrkungsphÀnomene und diskutiert empirische Identifizierbarkeitsprobleme bei der Rekonstruktion nicht-normaler Jacobi-Matrizen aus hochdimensionalen Zeitreihen. Die Arbeit verbindet adaptive Netzwerke, Nicht-NormalitÀt, Pseudospektren, Random-Matrix-Theorie und transiente Dynamik in einem konsistenten mathematischen Rahmen. Keywords:Nicht-NormalitÀt, adaptive Netzwerke, transiente VerstÀrkung, Pseudospektrum, Henrici-NormalitÀt, Jacobi-Matrix, Homophilie, Kovarianzgeometrie, effektive DimensionalitÀt, adaptive Rewiring-Dynamik, komplexe Systeme, Random Matrix Theory, transient growth, spectral stability, pseudospectral instability English Description This work investigates transient amplification mechanisms in adaptive homophily-driven networks using non-normal operator theory and pseudospectral dynamics. The central focus is the mathematical separation between covariance concentration (effective dimensionality d_{\mathrm{eff}}) and non-normal dynamical flow (H(J)). The analysis demonstrates that collapse of effective covariance dimensionality does not necessarily imply structural instability. Instead, transient amplification emerges from non-orthogonal eigenvector geometry, directed coupling asymmetry, and pseudospectral expansion. The manuscript develops a state-dependent adaptive rewiring framework, analyzes hysteresis and amplification phenomena, and discusses empirical identifiability limitations associated with reconstructing non-normal Jacobian operators from high-dimensional time series. The work connects adaptive networks, non-normality, pseudospectra, random matrix theory, and transient dynamics within a unified mathematical framework. Keywords:non-normality, adaptive networks, transient amplification, pseudospectrum, Henrici non-normality, Jacobian dynamics, homophily, covariance geometry, effective dimensionality, adaptive rewiring, complex systems, random matrix theory, transient growth, spectral stability, pseudospectral instability
Bernd von Mallinckrodt đŠ
Dr. Michael Blume
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Carmen Zedler
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