We propose two methods for the unsupervised detection of communities in undirected multiplex networks. These networks consist of multiple layers that record different relationships between the same entities or incorporate data from different sources. Both methods are formulated as gradient flows of suitable energy functionals: the first (MPBTV) builds on the minimization of a balanced total variation functional, which we show to be equivalent to multiplex modularity maximization, while the second (DGFM3) directly maximizes multiplex modularity. The resulting non-linear matrix-valued ordinary differential equations (ODEs) are solved efficiently by a graph Merriman--Bence--Osher (MBO) scheme. Key to the efficiency is the approximate integration of the discrete linear differential operators by truncated eigendecompositions in the matrix exponential function. Numerical experiments on several real-world multiplex networks show that our methods are competitive with the state of the art with respect to various metrics. Their major benefit is a significant reduction of computational complexity leading to runtimes that are orders of magnitude faster for large multiplex networks.


翻译:本文提出了两种无监督检测无向多层网络社区的方法。多层网络由多个层组成,这些层记录了相同实体间的不同关系或整合了来自不同来源的数据。两种方法均被表述为适当能量泛函的梯度流:第一种方法(MPBTV)基于平衡总变差泛函的最小化,我们证明其等价于多层模块度最大化;而第二种方法(DGFM3)直接最大化多层模块度。通过图Merriman--Bence--Osher(MBO)格式可高效求解由此产生的非线性矩阵值常微分方程(ODEs)。其效率的关键在于通过矩阵指数函数中的截断特征分解来近似积分离散线性微分算子。在多个真实世界多层网络上的数值实验表明,我们的方法在各项指标上均与当前最优技术具有竞争力。其主要优势在于显著降低了计算复杂度,使得处理大型多层网络的运行时间缩短了数个数量级。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
106+阅读 · 2019年12月19日
Augmentation for small object detection
Arxiv
13+阅读 · 2019年2月19日
VIP会员
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员