论文地址
https://www.nature.com/articles/s41598-018-37534-2
bibtex
@article{DBLP:journals/corr/abs-1803-04755,
author = {Naoki Masuda and
Petter Holme},
title = {Detecting sequences of system states in temporal networks},
journal = {CoRR},
volume = {abs/1803.04755},
year = {2018},
url = {http://arxiv.org/abs/1803.04755},
archivePrefix = {arXiv},
eprint = {1803.04755},
timestamp = {Mon, 13 Aug 2018 16:46:49 +0200},
biburl = {https://dblp.org/rec/journals/corr/abs-1803-04755.bib},
bibsource = {dblp computer science bibliography, https://dblp.org}
}
代码地址
https://github.com/naokimas/state_dynamics
主要内容
动态网络是由网络快照(snapshot)的序列来描述,这篇文章主要考虑网络的链路是动态变化的,比如通讯网络中,节点之间的通讯状态是时断时续的。
假设一个快照的持续时间为,在这段时间内存在通讯的节点对之间具有连边,用网络的邻接矩阵表示。动态网络序列由网络快照的邻接矩阵组成。
接下来要识别这些邻接矩阵的状态,核心思想就是(层次)聚类。
聚类算法的核心是求元素之间的距离,即网络邻接矩阵间的距离。
网络的距离度量
图编辑距离
其中, 分别代表节点数和边数。
DeltaCon
@article{10.1145/2824443,
author = {Koutra, Danai and Shah, Neil and Vogelstein, Joshua T. and Gallagher, Brian and Faloutsos, Christos},
title = {DeltaCon: Principled Massive-Graph Similarity Function with Attribution},
year = {2016},
issue_date = {February 2016},
publisher = {Association for Computing Machinery},
address = {New York, NY, USA},
volume = {10},
number = {3},
issn = {1556-4681},
url = {https://doi.org/10.1145/2824443},
doi = {10.1145/2824443},
journal = {ACM Trans. Knowl. Discov. Data},
month = feb,
articleno = {28},
numpages = {43},
keywords = {node attribution, anomaly detection, graph classification, culprit nodes and edges, Graph similarity, network monitoring, graph comparison, edge attribution}
}
The quantum spectral Jensen-Shannon divergence
JS 散度解决了 KL 散度不对称的问题:
KL散度:
KL散度具有正定性和非对称性。
JS 散度:
熵的定义为:
从熵的角度来看JS散度:
JS散度具有:
- 正定性且值域为;
- 对称性。
JS散度是比较两个分部的距离,怎样用来计算两个网络的相似度呢?
首先定义密度矩阵:
其中,,, 怎么理解这个式子呢?
其实, 是网络扩散过程:
的基本解矩阵,该方程的通解为:, 而 控制了网络中扩散的时间。
所以可以反映网络中的扩散过程,因而可以作为网络的特征表示。另一方面,的特征值之和相加为1,所以可以视为量子力学中的密度矩阵(?暂时不懂)。
对于密度矩阵定义冯纽曼熵(von Neumann entropy):
其中,是的第个特征值.
根据熵和JS散度的关系,得到两个密度矩阵之间的距离度量:
其余四种频域距离
对于两种拉普拉斯矩阵:
分别取如下两种频域距离度量:
其中表示第大的特征值.