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核心速递

  • 衡量高速铁路对中国城市互动的动态影响;

  • 基于奖励属性分解的多主体协作研究;

  • 基于深度强化学习的分散多智能体追踪;

  • 是什么让生命游戏如此特别?;

  • 自催化装置的长期行为;

  • 网页排名的公理角色塑造;

  • 社交媒体中的人格化: 一种识别未知内容的深层神经方法;

  • 基于矩阵多项式的多重图的联合推理;

  • 意见动力学交换模型的伊辛普适性类;

  • 欧洲城市人工土地利用随时间的变化: 重新调整的径向透视图;

  • 用复杂网络方法对职业斯诺克选手进行排名;

  • 新冠肺炎的自组织波状感染曲线;

  • 主动系统的拉格朗日力学;



衡量高速铁路

对中国城市互动的动态影响


原文标题:

Measuring the Dynamic Impact of High-Speed Railways on Urban Interactions in China

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=2d472612-11c3-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Junfang Gong,Shengwen Li,Xinyue Ye,Qiong Peng


摘要:高速铁路已成为大城市之间城际交通的重要方式。高铁促进的城市间相互作用在促进城市和区域经济一体化和发展方面发挥着更加突出的作用。因此,量化高铁对城市和人民的影响,对于城市和区域的长期发展规划和政策制定至关重要。我们开发了一个评估框架,使用来自社会媒体的地名信息作为一个代理来估计这种交互的动态。本文采用了两种空间信息: 来自社交媒体帖子的地名信息和嵌入在社交媒体帖子中的地理位置信息。该框架强调了城市之间社会互动的非对称性,并提出了一系列衡量这种影响的指标,从多个角度,包括相互作用强度、空间衰减和渠道效应。结果表明,高速铁路不仅极大地扩展了城市间连接的不均匀分布,而且通过渠道效应显著地重塑了高速铁路沿线发生的相互作用。



基于奖励属性分解的

多主体协作研究


原文标题:

Multi-Agent Collaboration via Reward Attribution Decomposition

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=407ca290-11cb-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Tianjun Zhang,Huazhe Xu,Xiaolong Wang,Yi Wu,Kurt Keutzer,Joseph E. Gonzalez,Yuandong Tian


摘要:最近在多代理强化学习中取得的进展已经在像 Quake 3和 Dota 2这样的游戏中取得了超人的表现。不幸的是,这些技术需要比人类多几个数量级的训练子弹,即使在同一个游戏中也不能推广到新的特工配置。在这项工作中,我们提出了协作 q 学习(CollaQ) ,在星际争霸多智能体挑战中实现了最先进的性能,并支持特定的团队游戏。我们首先将多智能体协作作为奖励分配的联合优化,证明了每个智能体都有一个近似最优策略,该策略分解为两部分: 一部分只依赖于智能体自身的状态,另一部分则与邻近智能体的状态相关。根据这一新发现,CollaQ 将每个智能体的 q 函数分解为一个自项和一个交互项,通过一个多智能体奖励归因(MARA)损失来调整训练。CollaQ 在不同的星际争霸地图上进行了评估,结果显示,它的性能优于现有的最先进技术(即 QMIX、 QTRAN 和 VDN) ,在相同数量的样本下,它的胜率提高了40% 。在更具挑战性的特别团队游戏环境中(比如,没有重新训练或重新调整的重量/增加/移除单位) ,CollaQ 比以前的 SoTA 表现好30% 以上。



基于深度强化学习的

分散多智能体追踪


原文标题:

Decentralized Multi-Agent Pursuit using Deep Reinforcement Learning

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=3e98f6f4-11cb-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Cristino de Souza Jr,Rhys Newbury,Akansel Cosgun,Pedro Castillo,Boris Vidolov,Dana Kulic


摘要:追逃问题是指在一个或多个追踪器的作用下捕获移动目标的问题。我们使用深度强化学习追求一个全方位的目标与多个,均匀的代理是受到单圈运动学约束。我们使用共享的经验来为给定数量的追踪者训练策略,这些追踪者在运行时由每个代理独立执行。训练受益于课程学习,一个扫视角订单,以当地代表邻近的代理商和鼓励良好的形态与奖励结合个人和团体奖励结构。通过对一个反应式回避器和多达八个非完整智能体的仿真实验表明,我们的基于学习的方法在非完整智能体的基础上,与传统的全方位智能体算法性能相当,并且优于它们的非完整适应性。通过三架运动受限追踪无人机的概念验证演示,成功地将学习策略转移到现实世界中。



是什么让生命游戏如此特别?


原文标题:

What Makes the Game of Life Special?

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=484f4e12-11c8-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Peter D. Turney


摘要:康维的《生命游戏》是最著名的细胞自动机。它是涌现和自我组织的经典模型,它是图灵完备的,它可以模拟一个通用的构造函数。GoL 属于半极权细胞自动机的集合,是一个有262144个成员的家族。在这样一个大家庭里,是什么让 GoL 脱颖而出?Packard 和 Wolfram (1985)提出了一套四个定性类的细胞自动机模型。Eppstein (2010)提出了四个目标类别。这两种分类系统都很有趣,但是它们都不能区分 GoL 和它的许多近亲。我们提出了一个简单客观的度量标准,为所有半极权主义的细胞自动机分配一个数值分数,而不是一个分类方案。这个度量使用了四个特性来区分 GoL 和它的近亲: GoL 在生长和衰退之间是均匀平衡的,用(1)活细胞的数量和(2)活细胞覆盖的面积来衡量; (3) GoL 的规则很简单; (4) GoL 的密度很低,用每个面积的活细胞来衡量。我们把这四个性质组合成一个简单的数学表达式。当我们用这个公式给262,144个半极权细胞自动机打分时,GoL 得分最高。我们发现,这个度量偏爱图灵完全自动机,尽管它并不是为此而设计的,这表明它抓住了生命游戏的精髓。



自催化装置的长期行为


原文标题:

Long-term behaviours of Autocatalytic Sets

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=dae3d2b8-11c6-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Alessandro Ravoni


摘要:自催化集合是反应网络的理论作为网络的基础上的生活。它们的主要特征是自发出现和自我复制的能力。自反的食物生成理论以图的形式给出了自催化集的形式化定义,这些图具有特殊的拓扑性质。这种形式化已被证明是研究生命背后的化学网络的一个强有力的工具,它能够识别真实代谢网络中的自催化结构。然而,这种网络的动力学行为还没有完全弄清楚。在这项工作中,我们提出了第一次尝试连接拓扑的自催化集与其动态。为此,我们用化学反应网络来表示自催化集,并利用化学反应网络理论来检测网络结构中的基序,从而确定系统的长期行为。



网页排名的公理角色塑造


原文标题:

Axiomatic Characterization of PageRank

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=2feebd08-11c3-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Tomasz Wąs,Oskar Skibski


摘要:本文研究了识别网络中最重要节点的基本问题。我们对这个问题采用了不言自明的方法。具体来说,我们提出了六个简单的性质,并证明了 PageRank 是唯一满足所有这些性质的中心性度量。我们的工作为 PageRank 提供了新的概念和理论基础,可以用来确定这种中心性度量在具体应用中的适用性。



社交媒体中的人格化:

一种识别未知内容的

深层神经方法


原文标题:

Impersonation on Social Media: A Deep Neural Approach to Identify Ingenuine Content

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=2f3a2974-11c3-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Koosha Zarei,Reza Farahbakhsh,Noel Crespi,Gareth Tyson


要:在线社交网络(尤其是 Instagram)上,冒名顶替者在内容的制作和传播中扮演着重要角色。这些实体是邪恶的虚假账户,它们试图通过制作类似的个人资料,然后通过虚假内容攻击社交媒体,从而掩盖合法账户,这使得人们更难以了解哪些帖子是真正制作的。在这项研究中,我们关注三个具有合法核实帐户的重要社区。其中,我们确定了一个2.2 k 模仿者配置文件的集合,包括近10k 生成的帖子、68K 评论和90K 赞。然后,基于配置文件特征和用户行为,我们将它们分为两组: bot 和 fan。为了将模仿者生成的帖子与真正的内容区分开来,我们提出了一种深层神经网络架构,该架构测量“概要”和“帖子”特性,以预测内容类型: “ bot-generated”、“ fan-generated”或“ genuine”内容。我们的研究揭示了这种有趣的现象,并提供了对机器人生成内容的有趣观察,这可以帮助我们理解假冒者在 Instagram 上制作假内容的作用。



基于矩阵多项式的

多重图的联合推理


原文标题:

Joint Inference of Multiple Graphs from Matrix Polynomials

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=2b69fdec-11c3-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Madeline Navarro,Yuhao Wang,Antonio G. Marques,Caroline Uhler,Santiago Segarra


摘要:根据节点上的观测值推断图结构是网络科学研究的一个重要课题。本文从单个图的一般推理出发,以社会网络和生物网络为动力,研究了通过观测多个图的节点(图信号)上的信号(假定它们在所寻找的图中是平稳的)来联合推理多个图的问题。从数学的角度来看,图的平稳性意味着信号的协方差和表示底层图的稀疏矩阵之间的映射是由矩阵多项式给出的。一个突出的例子是马尔可夫随机场,其中的协方差的逆产生稀疏矩阵的兴趣。从建模的角度来看,平稳图信号可以用来建模一组(未必知道)网络上演化的线性网络过程。利用矩阵多项式变换,当完美的协方差信息可用时,一个凸优化方法以及保证恢复真实图形的充分条件被提供。特别重要的是,从经验的观点,我们提供了恢复误差的高概率界作为一个函数的信号观测和其他关键问题的参数。利用合成数据和实际数据进行的数值实验表明,该方法具有良好的协方差信息,在噪声环境下具有较强的鲁棒性。



意见动力学交换模型的

伊辛普适性类


原文标题:

The Ising universality class of kinetic exchange models of opinion dynamics

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=419a83da-11c2-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Sudip Mukherjee,Soumyajyoti Biswas,Arnab Chatterjee,Bikas K. Chakrabarti


摘要:通过比例变换和蒙特卡罗模拟证明了一类观点演化的二进制相互作用模型在存在有限振幅退火噪声项的情况下属于伊辛普遍性类。当零噪声极限表现为有源吸收转变时,加入退火噪声在模型的无穷远(平均场)极限内诱导了一个具有伊辛普适性类的连续有序-无序转变。



欧洲城市人工土地

利用随时间的变化: 

重新调整的径向透视图


原文标题:

Change in Artificial Land Use over time across European Cities: A rescaled radial perspective

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=3f22301c-11c2-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Paul Kilgarriff,Rémi Lemoy,Geoffrey Caruso


摘要:通过卫星观测白天或晚上的土地使用情况,大多数城市都有环形的形状,围绕着城市中心。通过对人工土地利用增长的径向分析,了解欧洲城市化最近的变化以及它与城市规模的关系。我们重点关注城市土地使用方面最基本的差异: 它是人工用于人类用途(例如住宅或道路) ,还是自然用途,或至少是未开发的用途?利用欧盟哥白尼城市地图集的空间详细数据,计算并比较了2006年和2012年两年间的人工土地利用概况。基于 Lemoy 和 Caruso (2018)发现的城市形态的同质性,利用一个简单的标度律对控制人口规模后的城市内部结构进行了比较。我们首先表明,当使用城市的 FUA 定义时,一种 Gibrat 的土地使用法似乎成立。然而,当我们在内部调查城市时,这一点就不再清楚了,因为城市规模类别之间的平均差异。我们还利用地区和地形进一步研究了城市分组,以表明欧洲城市中人工土地使用的增长并不是同质的。我们的研究结果对于城市的可持续性具有重要意义,因为这些证据表明,城市扩张越来越严重,各种规模城市的城市中心增长停滞。它还对城市蔓延的本质及其与城市规模的关系有理论意义。



用复杂网络方法

对职业斯诺克选手进行排名


原文标题:

A complex networks approach to ranking professional Snooker players

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=3e7c65ec-11c2-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Joseph D. O’Brien,James P. Gleeson


摘要:通过对1968-2020年间斯诺克运动比赛的详细分析,根据分析结果计算出有向加权的优势网络。我们考虑一个基于网页排名算法的排名程序,该算法不仅包含了球员在职业生涯中获得的胜利次数,而且还包含了在这些胜利中对手所面临的质量。通过这项研究,我们发现 John Higgins 是史上表现最好的斯诺克选手,罗尼·奥沙利文排名第二。我们演示了如何将这种方法应用于各种时间段,在每个时间段中,我们可以确定相应时间段中最强的玩家。然后将该方法与经典的排序方法进行了比较。此外,一个可视化的工具称为排名时钟的运动,允许即时分析个别竞争对手的职业发展轨迹。这些结果进一步证明了网络科学在量化体育领域的成功方面的应用。



新冠肺炎的自组织波状感染曲线


原文标题:

Self-organized wavy infection curve of COVID-19

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=3b00b044-11c2-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Takashi Odagaki


摘要:利用 SIQR 模型对日本2019冠状病毒疾病进行了研究,发现日本传染病的波浪型传染曲线是政府实施隔离措施时政策波动的结果,公民服从这种波浪型传染曲线,假设传染系数是感染个体数量的二值函数,得出当感染个体的清除率介于这两个值之间时,传染病的波浪型传染曲线是自组织的。根据感染曲线,我将每个国家的2019冠状病毒疾病暴发分为5种类型,并表明这些差异可能与透射系数的相对规模和感染者的检疫率有关。



主动系统的拉格朗日力学


原文标题:

Lagrangian Mechanics of Active Systems

地址:

https://pattern.swarma.org/paper?id=3a102748-11c5-11eb-b706-0242ac1a000c

作者:

Anton Solovev,Benjamin M. Friedrich


摘要:我们提出了一个多尺度的建模与模拟水动力学框架,用于低雷诺数的变形浸入物体,例如生物微游泳者和活动表面的水动力学。其核心思想是将主要形状变化视为广义坐标,并定义共轭广义水动力摩擦力。方便的是,相应的广义摩擦系数可以预先计算,然后用于快速求解动态运动方程。这个框架将耗散系统的拉格朗日力学扩展到主动表面和主动游泳者,他们的形状动态是由内力驱动的。作为一个应用案例,我们预测同相和反相同步在成对的纤毛为一个实验测量纤毛拍动模式。


来源:集智斑图
编辑:王建萍



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