We consider two simple asynchronous opinion dynamics on arbitrary graphs where every node $u$ has an initial value $\xi_u(0)$. In the first process, the NodeModel, at each time step $t\ge 0$, a random node $u$ and a random sample of $k$ of its neighbours $v_1,v_2,\cdots,v_k$ are selected. Then, $u$ updates its current value $\xi_u(t)$ to $\xi_u(t+1) = \alpha \xi_u(t) + \frac{(1-\alpha)}{k} \sum_{i=1}^k \xi_{v_i}(t)$, where $\alpha \in (0,1)$ and $k\ge 1$ are parameters of the process. In the second process, the EdgeModel, at each step a random pair of adjacent nodes $(u,v)$ is selected, and then node $u$ updates its value equivalently to the NodeModel with $k=1$ and $v$ as the selected neighbour. For both processes, the values of all nodes converge to $F$, a random variable depending on the random choices made in each step. For the NodeModel and regular graphs, and for the EdgeModel and arbitrary graphs, the expectation of $F$ is the average of the initial values $\frac{1}{n}\sum_{u\in V} \xi_u(0)$. For the NodeModel and non-regular graphs, the expectation of $F$ is the degree-weighted average of the initial values. Our results are two-fold. We consider the concentration of $F$ and show tight bounds on the variance of $F$ for regular graphs. We show that, when the initial values do not depend on the number of nodes, then the variance is negligible, hence the nodes are able to estimate the initial average of the node values. Interestingly, this variance does not depend on the graph structure. For the proof we introduce a duality between our processes and a process of two correlated random walks. We also analyse the convergence time for both models and for arbitrary graphs, showing bounds on the time $T_\varepsilon$ required to make all node values `$\varepsilon$-close' to each other. Our bounds are asymptotically tight under assumptions on the distribution of the initial values.


翻译:我们考虑任意图上的两种简单异步意见动态过程,其中每个节点$u$具有初始值$\xi_u(0)$。在第一个过程(节点模型)中,每个时间步$t\ge 0$随机选择一个节点$u$及其$k$个邻居$v_1,v_2,\cdots,v_k$的随机样本。随后,$u$将其当前值$\xi_u(t)$更新为$\xi_u(t+1) = \alpha \xi_u(t) + \frac{(1-\alpha)}{k} \sum_{i=1}^k \xi_{v_i}(t)$,其中$\alpha \in (0,1)$和$k\ge 1$为过程参数。在第二个过程(边模型)中,每个时间步随机选择一对相邻节点$(u,v)$,然后节点$u$按照$k=1$且$v$作为选定邻居的节点模型等价方式进行值更新。对于两种过程,所有节点的值收敛于$F$,该随机变量取决于每一步的随机选择。对于正则图上的节点模型和任意图上的边模型,$F$的期望值为初始值的平均值$\frac{1}{n}\sum_{u\in V} \xi_u(0)$。对于非正则图上的节点模型,$F$的期望值为初始值的度数加权平均值。我们的研究具有双重性:首先考虑$F$的集中性,并给出正则图上$F$方差的紧界。研究表明,当初始值与节点数无关时,方差可忽略不计,因此节点能够估计节点值的初始平均值。有趣的是,该方差与图结构无关。在证明中,我们引入了过程与两个相关随机游走过程的对偶性。此外,我们还分析了两种模型在任意图上的收敛时间,给出了使所有节点值达到'$\varepsilon$-接近'所需时间$T_\varepsilon$的界。在初始值分布假设下,我们的界具有渐近紧致性。

0
下载
关闭预览

相关内容

Processing 是一门开源编程语言和与之配套的集成开发环境(IDE)的名称。Processing 在电子艺术和视觉设计社区被用来教授编程基础,并运用于大量的新媒体和互动艺术作品中。
专知会员服务
26+阅读 · 2021年4月2日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
108+阅读 · 2020年5月3日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
上百份文字的检测与识别资源,包含数据集、code和paper
数据挖掘入门与实战
17+阅读 · 2017年12月7日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
VIP会员
最新内容
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
1+阅读 · 47分钟前
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:26
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:12
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
17+阅读 · 6月2日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
上百份文字的检测与识别资源,包含数据集、code和paper
数据挖掘入门与实战
17+阅读 · 2017年12月7日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员