Ağ analizi için çift yaklaşımın hassaslaştırılması


10

Ağlar üzerindeki etkileşimleri değerlendirirken, dinamiği analitik olarak hesaplamak genellikle çok zordur ve yaklaşımlar kullanılır. Ortalama alan yaklaşımları genellikle ağ yapısını tamamen göz ardı eder ve nadiren de iyi bir yaklaşımdır. Popüler bir yaklaşım, bitişik düğümler arasındaki doğal korelasyonları dikkate alan çift yaklaşımdır (sezgisel olarak bunu kenarlarda ortalama alan yaklaşımı türü olarak düşünebiliriz).

Cayley grafiklerini düşünüyorsak yaklaşım tamdır ve düzenli rastgele grafiklere bakarsak çok iyidir . Biz ortalama derecesi ile rastgele grafiği olduğunda Uygulamada ayrıca durumlar için çok yakın değerler sağlar k ve derecesi etrafında bir sıkı bir dağılım k . Ne yazık ki, ilgi çeken birçok ağ ve etkileşim bu tür grafikler tarafından iyi bir şekilde modellenmemiştir. Genellikle çok farklı derece dağılımlarına (örneğin ölçeksiz ağlar gibi), belirli (ve yüksek) kümeleme katsayılarına veya belirli ortalama en kısa yol mesafesine sahip grafikler (daha fazla bilgi için bkz. Albert ve Barabasi 2001 ) .kkk

Bu tür ağlar için iyi çalışan çift yaklaşım iyileştirmeleri var mı? Yoksa başka analitik yaklaşımlar var mı?


Ağlardaki etkileşimlere bir örnek

Ağlardaki etkileşimlerden kastettiğime bir örnek vereceğimi düşündüm. Evrimsel oyun teorisinden nispeten genel bir örnek vereceğim.

Her düğümü, bir kenarı olan diğer ajanlarla çift olarak sabit bir oyun oynayan bir ajan (genellikle sadece bir strateji ile temsil edilir) olarak düşünebilirsiniz. Böylece, her bir düğüme bir miktar strateji ataması verilen belirli bir ağ, her bir düğüm için bir kazanç sağlar. Daha sonra bu getirileri ve ağ yapısını bir sonraki yineleme için düğümler arasındaki dağılımını belirlemek için kullanırız (Ortak bir örnek, her bir aracı için komşuyu en yüksek getiriye veya bunun olasılıklı bir değişkenine kopyalamak için olabilir). Genellikle ilgilendiğimiz sorular, her bir stratejinin temsilci sayısını ve bunun fazla mesaiyi nasıl değiştirdiğini bilmektir. Genellikle istikrarlı bir dağılımımız vardır (daha sonra bilmek istediğimiz veya yaklaşık olarak tahmin ederiz) veya bazen sınır döngüleri veya daha egzotik canavarlar.

Bu tür bir modelde ortalama alan yaklaşımı yaparsak , ağ yapısını bariz bir şekilde göz ardı eden ve sadece tam grafikler için doğru olan dinamik olarak replicator denklemini elde ederiz. Çift yaklaşımı kullanırsak ( Ohtsuki ve Nowak 2006 gibi ) biraz farklı dinamikler elde ederiz (aslında, modifikasyonun grafiğin derecesine ve güncelleme adımının özelliklerine bağlı olduğu değiştirilmiş bir ödeme matrisi ile çoğaltıcı dinamikler olacaktır) bu, rastgele grafikler için simülasyonla iyi eşleşir, ancak diğer ilgili ağlar için uygun değildir.

Örneğin daha fazla fizik için: ajanları spin ile değiştirin ve ödeme matrisini Hamiltonian bir etkileşim olarak adlandırın, ardından periyodik rastgele ölçümler yaparken sisteminizi soğutun.

Notlar ve ilgili sorular

  • Üçlü veya düğümlerin dörtlü üzerinde bir tür ortalama alan yaklaşımı göz önünde bulunduran türün çift yaklaşımının doğrudan genelleştirmeleri kullanışsızdır ve yine de çok farklı derece dağılımlarını veya ortalama en kısa yol mesafesini dikkate almazlar.

  • Algoritmik Evrimsel Oyun Teorisi Kaynakları


Yaklaşık olarak neye ihtiyacınız olduğunu açıklar mısınız? Yani ağın hangi özellikleriyle ilgileniyorsunuz?
Piotr Migdal

@Piotr Çeşitli derece dağılımları (ancak en azından ölçeksiz) olan grafikler için kullanılabilen ve analizin düğümler arasındaki kümeleme katsayısını ve ortalama en kısa yol mesafesini açıkça dikkate aldığı araçlarla ilgileniyorum. Özellikle, aracın bu parametrelere bağlı olması istenir (çoğu çift yaklaşımı sadece ortalama dereceye ve bazen sıkı dağılımlar için derece yayılımının standart hatasına bağlıdır).
Artem Kaznatcheev

Madde: Bir yöntem, grafik spektrumunu (yani Laplace matrisinin spektrumunu) hesaplamaktır . Spektrum, derece dağılımı ile ilgilidir, fakat aynı zamanda, kümeler arasındaki ve (sanırım) düğümler arasındaki ortalama en kısa yol mesafesine de bağlıdır.
Piotr Migdal

1
@Artem: Hesaplamak / yaklaşık olarak neyi hesaplamak istediğiniz konusunda net değilim. Açıkçası, herhangi bir yaklaşım grafiğin tüm yönlerini doğru bir şekilde temsil edemez, bu nedenle grafiğin hangi işlevlerini önemsediğinizi bilmek önemlidir. Çıplak hale getirilebilecek çok sayıda CMP yöntemi vardır, ancak her zaman başarısız olacakları bir özellik oluşturabilirsiniz.
Joe Fitzsimons

1
@Artem: Fizik dışında olsa bile açık bir örnek vermekten korkmayın.
Piotr Migdal

Yanıtlar:


7

Genel olarak, güçlü bir araç oldukları için grafik teorisindeki spektral yöntemlerle ilgilenebilirsiniz. Grafiğin (veya grafiğin Laplacian matrisinin ) bitişiklik matrisinin özdeğerlerini analiz edebilirsiniz .

Bu tür yöntemler yalnızca grafiğin yerel özelliklerini (örneğin derece dağılımı) değil, aynı zamanda küresel (örneğin bağlantı, kısayolların varlığı veya yokluğu) dikkate alır. Özellikle, spektrum çiftlerin, üçgenlerin ve en kısa yolun sayısı ile doğrudan ilişkilidir (ikinci referansa bakınız).

Bir referans olarak (ben sadece onlar aracılığıyla yağsız, ama yararlı görünüyor):


8

Sorunuzu formüle etme şekliniz, dinamikleri önemsediğiniz gibi görünmesini sağlar, ancak aradığınız şey kararlı bir durum çözümü gibi göründüğü için, zemin durumları aşağı inmek için çok daha üretken bir yol gibi görünüyor.

12(|0000|+|1111|).

Ayrıca, bunun aradığınız bir şey olup olmadığından emin değilim, ancak ölçeksiz ağların gerçekleşebilirliği konusunda yeni sonuçlar var, bu da sadece kabul edilmiş gibi görünen iki fazlı geçişler sergilediğini gösteriyor PRL. "Tüm ölçeksiz ağlar seyrek" başlıklı bir ön baskı arXiv: 1106: 5150 olarak bulunabilir .


5

Bakmak isteyebileceğiniz iki şey:

Algoritmik Oyun Teorisi Böl. 7: Grafik Oyunları

Evrimsel Oyunlardaki Dalgalanmalar

Birincisi, açıkladığınız gibi oyunlarda veya spin sistemlerinde dengeyi nasıl bulacağınız üzerinden geçer. Stratejinin benimsenmesi için belirli meta stratejiler (özellikle de ilişkili bir dengeye yol açan Gibbs Örneklemesi ile özdeş olan) çok genel, izlenebilir analizlere izin verir.

İkincisi, büyük sapmalar teorisini kullanarak evrimsel bir oyun teorisi modelinde büyük dalgalanmaları veya "normlardaki" değişikliği tahmin etmeye çalışır. Ele alınan örnekler küçük çaplıdır, ancak yazar kullandığı matematiksel makineleri mümkün olduğunca genel ve güçlü hale getirmeye çalışır, bu nedenle sizin durumunuz için geçerli olabilir.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.