Các sàng lọc của xấp xỉ cặp để phân tích mạng


10

Khi xem xét các tương tác trên các mạng, thường rất khó để tính toán động lực học một cách phân tích và các phép tính gần đúng được sử dụng. Các xấp xỉ trường trung bình thường kết thúc hoàn toàn bỏ qua cấu trúc mạng và do đó hiếm khi là một xấp xỉ tốt. Một xấp xỉ phổ biến là xấp xỉ cặp, xem xét các mối tương quan vốn có giữa các nút liền kề (theo trực giác chúng ta có thể nghĩ về nó như một loại xấp xỉ trường trung bình trên các cạnh).

Phép tính gần đúng là chính xác nếu chúng ta đang xem xét các biểu đồ của Cayley và rất tốt nếu chúng ta đang xem các biểu đồ ngẫu nhiên xuyên. Trong thực tế, nó cũng cung cấp các xấp xỉ tốt cho các trường hợp khi chúng ta có một biểu đồ ngẫu nhiên với mức độ trung bình k và phân phối mức độ chặt chẽ quanh k . Thật không may, rất nhiều mạng và tương tác được quan tâm, không được mô hình hóa tốt bởi các loại biểu đồ này. Chúng thường được mô hình hóa tốt bằng các biểu đồ có phân phối mức độ rất khác nhau (ví dụ như mạng không có tỷ lệ), với các hệ số phân cụm cụ thể (và cao) hoặc khoảng cách đường ngắn nhất trung bình cụ thể (để biết thêm, xem thêm Albert & Barabasi 2001 ) .kkk

Có các sàng lọc gần đúng cặp nào hoạt động tốt cho các loại mạng này không? Hoặc có những xấp xỉ phân tích khác có sẵn?


Một ví dụ về tương tác trên mạng

Tôi nghĩ rằng tôi sẽ đưa ra một ví dụ về ý nghĩa của tôi khi tương tác trên các mạng. Tôi sẽ bao gồm một ví dụ tương đối chung từ lý thuyết trò chơi tiến hóa.

Bạn có thể nghĩ mỗi nút là một tác nhân (thường được biểu thị bằng một chiến lược), chơi một số trò chơi cố định theo cặp với từng tác nhân khác mà nó có lợi thế. Do đó, một mạng nhất định với một số phân công chiến lược cho mỗi nút sẽ tạo ra một khoản chi trả cho mỗi nút. Sau đó, chúng tôi sử dụng các khoản thanh toán này và cấu trúc mạng để xác định phân phối chiến lược giữa các nút cho lần lặp tiếp theo (Một ví dụ phổ biến có thể là cho mỗi tác nhân sao chép hàng xóm với mức chi trả cao nhất hoặc một số biến thể xác suất của điều này). Các câu hỏi chúng ta thường quan tâm tương ứng với việc biết số lượng tác nhân của từng chiến lược và cách thay đổi theo thời gian. Thông thường chúng ta có phân phối ổn định (mà sau đó chúng ta muốn biết, hoặc gần đúng) hoặc đôi khi giới hạn chu kỳ hoặc thậm chí nhiều con thú kỳ lạ hơn.

Nếu chúng ta thực hiện xấp xỉ trường trung bình trên loại mô hình này, chúng ta sẽ sử dụng phương trình sao chép làm động lực của chúng, mà bỏ qua cấu trúc mạng một cách rõ ràng và chỉ chính xác cho các biểu đồ hoàn chỉnh. Nếu chúng ta sử dụng xấp xỉ cặp (như Ohtsuki & Nowak 2006 ), chúng ta sẽ có động lực học hơi khác nhau (nó thực sự sẽ là động lực nhân bản với ma trận hoàn trả được sửa đổi, trong đó việc sửa đổi phụ thuộc vào mức độ của biểu đồ và chi tiết cụ thể của bước cập nhật) phù hợp với mô phỏng tốt cho các biểu đồ ngẫu nhiên, nhưng không phù hợp với các mạng quan tâm khác.

Đối với một ví dụ vật lý hơn: thay thế các tác nhân bằng cách quay và gọi ma trận xuất chi là Hamilton tương tác, sau đó làm mát hệ thống của bạn trong khi thực hiện các phép đo ngẫu nhiên định kỳ.

Ghi chú và câu hỏi liên quan

  • Các khái quát đơn giản về xấp xỉ cặp của loại xem xét một loại xấp xỉ trường trung bình trên bộ ba hoặc bốn nút) là không hiệu quả và vẫn không tính đến các phân phối mức độ khác nhau hoặc khoảng cách đường trung bình ngắn nhất.

  • Nguồn cho lý thuyết trò chơi tiến hóa thuật toán


Bạn có thể làm rõ những gì bạn cần xấp xỉ cho? Tức là trong các thuộc tính của mạng mà bạn quan tâm?
Piotr Migdal

@Piotr Tôi quan tâm đến các công cụ có thể được sử dụng cho các biểu đồ với các phân phối mức độ khác nhau (nhưng ít nhất là không có tỷ lệ) và trong đó phân tích có tính đến hệ số phân cụm và khoảng cách đường trung bình ngắn nhất giữa các nút. Cụ thể, công cụ mong muốn phụ thuộc vào các tham số đó (hầu hết các xấp xỉ cặp chỉ phụ thuộc vào mức độ trung bình và đôi khi là lỗi tiêu chuẩn của mức độ lan truyền cho phân phối chặt chẽ).
Artem Kaznatcheev

@Artem: Một phương pháp là tính toán phổ đồ thị (tức là phổ của ma trận Laplace của nó ). Phổ có liên quan đến phân bố độ, nhưng cũng phụ thuộc vào phân cụm và (tôi đoán) khoảng cách đường đi ngắn nhất trung bình giữa các nút.
Piotr Migdal

1
@Artem: Tôi không hoàn toàn rõ ràng về những gì bạn muốn để có thể tính toán / gần đúng. Rõ ràng bất kỳ phép tính gần đúng nào cũng sẽ không thể hiện chính xác tất cả các khía cạnh của biểu đồ, vì vậy điều quan trọng là phải biết các chức năng của biểu đồ mà bạn quan tâm. Có rất nhiều phương thức CMP có thể được đưa ra để trần, nhưng bạn luôn có thể xây dựng một thuộc tính mà chúng sẽ thất bại.
Joe Fitzsimons

1
@Artem: Đừng ngại đưa ra một ví dụ rõ ràng, ngay cả khi nó nằm ngoài vật lý.
Piotr Migdal

Câu trả lời:


7

Nói chung, bạn có thể quan tâm đến các phương pháp phổ trong lý thuyết đồ thị, vì chúng là một công cụ mạnh mẽ. Bạn có thể phân tích giá trị riêng của ma trận kề của đồ thị (hoặc của ma trận Laplacian của đồ thị ).

Các phương pháp như vậy không chỉ tính đến các thuộc tính cục bộ của biểu đồ (ví dụ phân phối độ) mà còn toàn cầu (ví dụ: kết nối, hiện diện hoặc không có phím tắt). Cụ thể, phổ có liên quan trực tiếp đến số cặp, hình tam giác và đường đi ngắn nhất (xem tài liệu tham khảo thứ hai).

Là một tài liệu tham khảo (tôi chỉ lướt qua chúng, nhưng chúng có vẻ hữu ích):


8

Cách bạn hình thành câu hỏi của bạn có vẻ như bạn quan tâm đến động lực học, nhưng vì những gì bạn đang tìm kiếm dường như là một giải pháp trạng thái ổn định, trạng thái mặt đất có vẻ như là một con đường hiệu quả hơn để đi xuống.

12(|0000|+|1111|).

Ngoài ra, tôi không chắc đây có phải là thứ bạn đang tìm kiếm hay không, nhưng có một số kết quả gần đây về tính khả thi của các mạng không có quy mô, cho thấy rằng chúng thể hiện hai giai đoạn chuyển tiếp dường như đã được chấp nhận PRL. Một bản in lại có tên "Tất cả các mạng không có quy mô đều thưa thớt" có thể được tìm thấy dưới dạng arXiv: 1106: 5150 .


5

Hai điều bạn có thể muốn xem xét:

Lý thuyết trò chơi thuật toán Ch. 7: Trò chơi đồ họa

Biến động trong trò chơi tiến hóa

Đầu tiên là về cách tìm điểm cân bằng trong các trò chơi hoặc hệ thống quay như bạn mô tả. Một số chiến lược tổng hợp nhất định để áp dụng chiến lược (cụ thể là một chiến lược giống hệt với Lấy mẫu Gibbs dẫn đến cân bằng tương quan) cho phép các phân tích rất chung chung, có thể điều chỉnh được.

Lần thứ hai cố gắng dự đoán biến động lớn hoặc thay đổi "chuẩn mực" trong mô hình lý thuyết trò chơi tiến hóa bằng lý thuyết độ lệch lớn. Các ví dụ được giải quyết ở quy mô nhỏ, nhưng tác giả cố gắng tạo ra bộ máy toán học mà anh ta sử dụng chung chung và mạnh mẽ nhất có thể, vì vậy nó có thể được áp dụng cho trường hợp của bạn.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.