論文の概要: A Machine Learning Surrogate for Component Criticality Ranking in Interdependent Power-Communication Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.08918v1
- Date: Thu, 09 Jul 2026 20:22:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-13 14:47:12.736253
- Title: A Machine Learning Surrogate for Component Criticality Ranking in Interdependent Power-Communication Networks
- Title(参考訳): 相互依存型電力通信ネットワークにおけるコンポーネント臨界ランク付けのための機械学習サロゲート
- Authors: Sohini Roy, Xheni Hylviu,
- Abstract要約: サイバー物理電力システムは、電力と通信インフラ間の密接な相互依存に起因するカスケード障害に対して脆弱である。
本稿では,漏洩のない構造特徴から同時重大度を予測する機械学習サロゲートを開発した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.09821874476902966
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Cyber-physical power systems are vulnerable to cascading failures caused by tight interdependencies between power and communication infrastructures. Evaluating these failures over large N-k contingency sets with a high-fidelity simulator is computationally prohibitive for resilience planning. Using the previously published Modified Implicative Interdependency Model (MIIM) as the ground-truth cascade simulator, this paper develops a machine-learning surrogate that predicts contingency severity from leakage-free structural features and derives a component-criticality ranking for prioritized hardening analysis. On the IEEE 118-bus system, the Gradient Boosting surrogate achieves Spearman correlations of 0.849 for per-contingency severity prediction and 0.853 for per-component criticality ranking, while remaining stable across three independently sampled datasets. MIIM-derived component criticality itself reproduces only to a Spearman of approximately 0.85 under the present sampling pipeline, and the surrogate operates at this empirical ceiling to within sampling variation. Topological centrality measures on the full interdependent network provide meaningful baselines (Spearman 0.60-0.69), and feature ablation shows that the surrogate's advantage is driven primarily by inter-layer dependency information. These results support a two-stage workflow in which the surrogate rapidly ranks candidate components and MIIM is reserved for selective verification.
- Abstract(参考訳): サイバー物理電力システムは、電力と通信インフラ間の密接な相互依存に起因するカスケード障害に対して脆弱である。
高忠実度シミュレータを用いた大規模なN-k整合性集合に対するこれらの故障の評価は、レジリエンス計画において計算的に禁じられている。
提案手法は, 既発表のModified Implicative Interdependency Model (MIIM) を基本トラス・カスケードシミュレータとして用いて, 漏れのない構造特徴から一致度を予測し, 優先的な硬化解析のためのコンポーネント臨界ランキングを導出する機械学習サロゲートを開発した。
IEEE 118-busシステム上では、Gradient Boosting surrogateは、コンテント毎の重大度予測で0.849、コンポーネント毎の臨界度ランキングで0.853のSpearman相関を達成し、3つの独立したサンプルデータセットで安定している。
MIIM由来の成分臨界度自体は、現在のサンプリングパイプラインの下で約0.85のスピアマンにのみ再生され、サロゲートはこの経験的天井でサンプリング変動の中で作動する。
完全な相互依存ネットワーク上のトポロジカル集中度は意味のあるベースラインを提供する(Spearman 0.60-0.69)。
これらの結果は、2段階のワークフローをサポートし、サロゲートが候補コンポーネントを迅速にランク付けし、MIIMは選択的検証のために予約される。
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