学習目標: 循環対称性と速度係数行列を用いて、進化基準が3員環およびn員環ハイパーサイクルへどのように一般化されるかを説明する。
2員環ハイパーサイクルでは、固定点解析は結合定数の比較に帰着する。3員以上の場合も、同じ論理が速度係数行列の構造を通じて一般化される。鍵となるのは 循環対称性である。すなわち、各構成要素は環内の直前の構成要素によって強化されるため、行列は巡回行列となる。
3員の場合、速度係数行列は次のようになる。 各行は第1行の巡回シフトである。これは、構造的に特権的な構成要素が存在しないことを意味する。対角成分 は自己/基本項であり、 および は順方向および逆方向の循環結合である。N個の構成要素の場合も、同じパターンが次を巡回する。 巡回行列。
進化基準のN員環への一般化
N員環ハイパーサイクル
各構成要素は直前の構成要素によって強化される
M1
M2
M3
M4
M5
Mn
循環
対称性
k+
k−
k+ 順方向
k− 逆方向
k0 自己/基本
速度係数行列K
巡回
1
2
3
k0
k−
k+
k+
k0
k−
k−
k+
k0
1
2
3
λmax(K)
最大固有値
結合パターン全体の
統合的な効果を捉える
各行は第1行の巡回シフトである。
構造的に特権的な構成要素は存在しない。
有効条件:wkm ≪ Wmm − Wkk
一般化された進化基準
進化基準は次を通じて一般化される。 すなわちKの最大固有値である。孤立したペアごとの効果ではなく、 が循環結合パターン全体の統合的な効果を符号化する。ハイパーサイクルの構成は、その が同じ制約下の競合する代替案を上回る場合に有利となる。
固有値近似は、次の条件が成り立つ限り有効である。 (表2参照)。より高次の近似は次を用いて得ることができる。 いずれの表現形式であってもよい。式(16)〜(18)はそれに応じて変化する。
より一般的な非線形/飽和速度論は、次の速度で表すことができる。 または したがって、 基準は線形/弱結合極限である。
重要ポイント
循環対称性により速度行列は巡回行列となり、ハイパーサイクル全体の選択的優位性はその最大固有値によって捉えられる。