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城市空间格局的梯度模型 | 网络科学论文速递12篇-集智俱乐部

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本文是对近期arXiv论文的汇总编译(by 彩云小译)。更多最新论文,请扫二维码获取。

核心速递

  • 城市空间格局的梯度模型;

  • 多主体信赖域策略优化;

  • 自我组织的临界突触可塑性;

  • 在线社会网络中自动管理账户检测的图嵌入方法;

  • 大流行期间的食物语言: 关于新冠肺炎的饮食影响的提示;

  • 时间社会网络中的创造力: 发散性思维如何受同伴选择的影响;

  • 流行病传播的马尔可夫随机行走模型;

  • 异构复杂网络中基于最优测试包的传染病传播干预策略;

  • 解纠缠动态图深度生成;

  • 瞬时嵌入: 一种高效的局部节点表示方法;

  • 城市社区规模的分布;

  • 分形结构中的协同组织;



城市空间格局的梯度模型


原文标题:

A gradient model for the spatial patterns of cities

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=bac6cbb4-0f66-11eb-a48c-0242ac1a000c

作者:

Jie Chang,Guofu Yang,Shun Liu,Hanhui Jin,Zhaoping Wu,Ronghua Xu,Yong Min,Kaiwen Zheng,Bin Xu,Weidong Luo,Ying Ge,Feng Mao,Kang Hao Cheong


摘要:城市空间结构的动态性是由城市内部的功能组成部分(如餐厅和商店)与人的耦合决定的。然而,目前还缺乏对功能成分空间分布进行量化的机理模型。在这里,我们建立一个梯度模型来模拟密度曲线的多种类型的组成部分基于平衡的重力和排斥力沿城市-农村梯度。从城市中心到组成部分的力量既取决于城市的属性 (地租、人口和人们的环境偏好) ,也取决于组成部分的属性 (供给能力、产品可运输性和环境影响)。对城乡梯度上22种组分的分布曲线进行了模拟,模拟结果与城市实际数据吻合较好。该模型以四种典型构件类型为基础,揭示了一种自下而上的自组织机制,即城市及其构件的经济、生态和社会属性决定了城市发展的模式。在此基础上,预测了城市发展过程中各类组分的分布曲线。该模型为分析梯度上物体的分布提供了一个通用工具。



多主体信赖域策略优化


原文标题:

Multi-Agent Trust Region Policy Optimization

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=af6f8742-0f75-11eb-a48c-0242ac1a000c

作者

Hepeng Li,Haibo He


摘要:我们将信赖域策略优化(TRPO)扩展到多智能体强化学习问题(MARL)。我们证明了 TRPO 的策略更新可以转化为多 agent 情况下的分布式共识最佳化问题。通过对一致性优化模型进行一系列近似处理,提出了一种分散 MARL 算法,称为多智能体 TRPO 算法。该算法可以根据局部观测值和私有奖励来优化分布式策略。代理人不需要知道其他代理人的观察、奖励、政策或价值/行动价值函数。在训练过程中,这些代理只与它们的邻居共享一个似然比。该算法具有完全分散性和隐私保护性。我们在两个合作对策上的实验证明了它对复杂的 MARL 任务具有鲁棒性。



自我组织的临界突触可塑性


原文标题:

Self-organization toward criticality by synaptic plasticity

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=a9671d3c-0f6c-11eb-a48c-0242ac1a000c

作者:

Roxana Zeraati,Viola Priesemann,Anna Levina


摘要:自组织临界性被认为是许多复杂系统中出现无标度动力学的通用机制,可能也存在于大脑中。虽然这种无尺度模式在许多不同类型的神经记录中被实验性地识别出来,但是它们出现背后的生物学原理仍然是未知的。利用不同的网络模型和实验观察的动机,突触可塑性被认为是一个可能的机制,以自我组织的大脑动力学走向一个临界点。在这篇综述中,我们讨论了各种跨越多个时间尺度的生物可信的可塑性规则是如何在模型中实现的,以及它们是如何通过修改神经元之间连接的数量和强度来改变网络的动态状态的。这些规则中的一些有助于稳定临界状态,另一些则需要额外的机制来防止从临界状态的扩散。我们提议,能够使网络达到临界状态的规则可以根据近临界动态在其停用后持续多长时间来进行分类。最后,我们讨论了自我组织和临界在计算中的作用。总的来说,临界性的概念有助于阐明大脑功能和自我组织,然而活的神经网络的整体动态似乎不仅利用了计算的临界性,而且还利用了计算的偏差。



在线社会网络中自动管理

账户检测的图嵌入方法


原文标题:

Detecting Automatically Managed Accounts in Online Social Networks: Graph Embedding Approach

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=09cb0f4e-0f68-11eb-a48c-0242ac1a000c

作者:

Ilia Karpov,Ekaterina Glazkova


摘要:在线社交网络的普及以及大众账户商业化的机会已经吸引了大量的自动化程序,即人工账户。本文重点研究了社会网络上人和虚假账户的分类问题,利用几种图形神经网络对账户的属性和网络图形特征进行了有效的编码。我们的工作使用网络结构和属性来区分人工帐户和人工帐户,并比较了属性和传统的图嵌入。将复杂的、类似人的人工账户分离成一个独立的任务,表明了基于轮廓的算法在机器人检测方面的重大局限性,并显示了基于网络结构的方法在检测复杂的机器人账户方面的。实验结果表明,与现有的仅有网络驱动特性的机器人检测系统相比,该方法能够获得更好的检测性能,这篇论文的源代码在http://github.com/karpovilia/botdetection 。



大流行期间的食物语言: 

关于新冠肺炎的饮食影响的提示


原文标题:

The Language of Food during the Pandemic: Hints about the Dietary Effects of Covid-19

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=013affd8-0f68-11eb-a48c-0242ac1a000c

作者:

Hoang Van,Ahmad Musa,Mihai Surdeanu,Stephen Kobourov


摘要:我们在美国大流行封锁期间研究推特上的食物语言,重点关注2020年3月15日至5月15日这两个月时间。具体来说,我们分析了在封锁期间以及之前五年同期发布的超过77万条推文,并强调了几个令人担忧的趋势。首先,我们观察到在封锁期间,有一个明显的转变,从提到健康食品到不健康食品。其次,我们在封锁期间发布的与食物相关的推文中,显示了抑郁症标签的点间互信息增加,封锁期间抑郁症标签与不健康食品、烟草和酒精之间的关联增加。



时间社会网络中的创造力: 

发散性思维如何受同伴选择的影响


原文标题:

Creativity in temporal social networks: How divergent thinking is impacted by one's choice of peers

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=fe902218-0f67-11eb-a48c-0242ac1a000c

作者:

Raiyan Abdul Baten,Daryl Bagley,Ashely Tenesaca,Famous Clark,James P. Bagrow,Gourab Ghoshal,Mohammed Ehsan Hoque


摘要:创造力被认为是未来工作中最重要的技能之一。本文探讨了社会网络的动态性(自组织性)如何影响创造性思维的培养。我们进行了6个实验(n = 288) ,涉及不同思维任务的网络实验。我们发现,网络连接逐渐适应个人的创造性表现,因为参与者主要寻求跟随高表现的同伴获得创造性灵感。我们发掘了这些自我组织所提供的机遇和瓶颈。虽然接触高绩效的同行与追随者更好的创造性表现有关,但我们看到了一个相反的效果,即选择追随同行会在追随者的想法中引入语义上的相似性。我们建立了一个基于 agent 的仿真模型,以易于处理的方式捕捉这些直觉,并通过各种仿真参数的角情况进行实验,以评估研究结果的普遍性。我们的发现可能有助于设计大规模的干预措施,以提高人们在社交网络中互动的创造性能力。



流行病传播的

马尔可夫随机行走模型


原文标题:

A markovian random walk model of epidemic spreading

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=bd3564be-0f66-11eb-a48c-0242ac1a000c

作者:

Michael Bestehorn,Alejandro P. Riascos,Thomas M. Michelitsch,Bernard A. Collet


摘要:我们在图上分析了一群独立随机行走者的动态,并建立了一个简单的传染病传播模型。我们假设每个步行者在由其特定转移矩阵支配的离散时间马尔可夫行走中独立访问有限遍历图的节点。根据这一假设,我们首先推导出重现数的上界。然后我们假设步行者处于某种状态: 易受感染、有传染性或已康复。具有传染性的步行者在特定的时间内仍具有传染性。如果一个有传染性的步行者在同一个节点上遇到一个易受感染的步行者,那么易受感染的步行者就有一定的可能性被感染。通过在计算机模拟中实现这一假设,我们研究了新出现的感染模式的时空演化。一般来说,随机游走方法在研究流行病传播和确定流行病动力学的相关参数方面具有很大的潜力。



异构复杂网络中基于最优测试包的

传染病传播干预策略


原文标题:

Optimal test-kit based intervention strategy of epidemic spreading in heterogeneous complex networks

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=ba26f580-0f66-11eb-a48c-0242ac1a000c

作者:

Subrata Ghosh,Abhishek Senapati,Joydev Chattopadhyay,Chittaranjan Hens,Dibakar Ghosh


我们提出了一个确定性的传染病分区模型,它将试剂盒视为抑制和缓解流行病的重要组成部分。提供了一个严格的模拟(具有分析论证) ,以揭示作为一个单一补丁的基本传染数的功能,最终疫情规模和感染高峰的有效减少。为了进一步研究人类在斑块间的长距离和短距离迁移的影响,我们考虑了由网络链路结构决定线性扩散连接的异质网络。我们通过数值计算证实了在具有较大程度或介于两者之间的节点(补丁)的分数中实施测试包可以显著降低感染的高峰(以及最终的爆发规模)。提出了一种基于下一代矩阵的分析处理方法,以求出整个网络中流行病爆发的临界传播概率。最后,在全球机场网络和印度加尔各答交通网络两个实际网络中对最优干预策略进行了验证。



解纠缠动态图深度生成


原文标题:

Disentangled Dynamic Graph Deep Generation

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=a8220126-0e9f-11eb-ac04-0242ac1a000c

作者:

Wenbin Zhang,Liming Zhang,Dieter Pfoser,Liang Zhao


摘要图形的深层生成模型在不断增加的领域,例如分子设计(即原子图)和蛋白质结构预测(即氨基酸图)中表现出良好的性能。现有的研究工作主要集中在静态图而不是动态图上,这在蛋白质折叠、分子反应和人类活动性等应用中实际上是非常重要的。将现有的深层生成模型从静态图扩展到动态图是一个具有挑战性的任务,需要处理静态和动态特征的分解以及节点和边模式之间的相互作用。本文提出了一种分解式深度生成模型框架,以实现可解释的动态图形生成。各种生成模型被用来描述节点、边、静态和动态因素之间的条件独立。然后,基于新设计的分解变分自动编码器和递归图解卷积,提出了变分优化策略和动态图解卷积算法。在多个数据集上的大量实验证明了该模型的有效性。



瞬时嵌入: 

一种高效的局部节点表示方法


原文标题:

InstantEmbedding: Efficient Local Node Representations

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=a04511dc-0e9f-11eb-ac04-0242ac1a000c

作者:

Ştefan Postăvaru,Anton Tsitsulin,Filipe Miguel Gonçalves de Almeida,Yingtao Tian,Silvio Lattanzi,Bryan Perozzi


要:本文介绍了一种利用局部 PageRank 计算生成单节点表示的有效方法——瞬时嵌入。我们从理论上证明,我们的方法产生全局一致的表示在次线性时间。我们通过对超过10亿个边缘的真实世界数据集进行广泛的实验来证明这一点。我们的实验证实,与 DeepWalk、 node2vec、 VERSE 和 FastRP 等传统方法相比,InstantEmbedding 需要更少的计算时间(超过9000倍的速度)和更少的内存(超过8000倍的速度)来产生单个节点的嵌入。我们也展示了我们的方法产生高质量的表示,演示的结果满足或超过了最先进的无监督表示学习的任务,如节点分类和链接预测。



城市社区规模的分布


原文标题:

Distribution of neighborhood size in cities

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=a3c8245e-0e9d-11eb-ac04-0242ac1a000c


Anand Sahasranaman,Henrik Jeldtoft Jensen


摘要:我们研究了全球12个城市的社区分布情况,发现社区规模的分布情况跟踪了所有正在考虑中的城市的社区指数衰减。我们能够通过分析表明,这个邻域大小的指数分布与所观察到的城市大小的 Zipf 定律是一致的。我们试图用邻里动态模型来解释邻里指数衰减的出现,在这个模型中,迁入城市和城市内部的迁移都是由财富调节的。我们发现,根据经验观察,该模型在一系列参数规范的邻域尺寸分布中产生指数衰减。使用比较财富为基础的度量标准来评估一个社区的相对吸引力,结合严格的负担能力阈值来调解城市内部的流动,被认为是指数分布的出现的必要条件。由于全局耦合动力学的存在,解析处理比较困难,我们用一个简单的双邻域系统来解释精确的动力学,它产生平衡的不等邻域尺寸分布。



分形结构中的协同组织


原文标题:

Organization of cooperation in fractal structures

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=a285bc3c-0e9d-11eb-ac04-0242ac1a000c


Dan Peng,Ming Li


摘要:众所周知,小世界结构是维持合作从而加强合作的充分条件。相反,分形/大世界结构中节点间的平均距离随系统规模呈幂律变化,这种结构被认为是抑制合作的产生。本文证明了分形结构在合作组织中并不总是起着消极的作用。与规则网络相比,分形结构甚至可能促进合作的出现。这主要取决于局部紧凑集群的存在。这些集群之间的稀疏联系构成了一个非对称的障碍,使得缺陷策略几乎不可能跨越,但合作策略的机会并不太小。事实上,只要这样的结构存在,网络就不需要成为一个标准的分形。反过来,当这种典型的结构不存在时,分形结构也会抑制协作的出现,例如稀释一个随机树状网络所得到的分形结构。我们的研究结果还澄清了以往研究中的一些矛盾之处,并表明从一个常规网络中删除或插入链接都可以加强合作。


来源:集智斑图
编辑:王建萍



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