Forman-Ricci curvature (FRC) has become a potent and powerful for analysing empirical networks, as the distribution of the curvature values can identify some structural information that is not readily detected by other schemes. For a graph, it is easy to compute, but it is not sensitive to higher-order structural information. That issue can be handled by going to the clique complex of the graph, and in fact, such complexes also emerge as Vietoris-Rips complexes in Topological Data Analysis. But then, with standard methods, it becomes much more computationally expensive. In this paper, we therefore develop a novel set-theoretic formulation for computing such high-order FRC in complex networks. We provide a pseudo-code, a software implementation coined FastForman, as well as a benchmark comparison with alternative implementations. Crucially, our representation theory reveals previous computational bottlenecks and also accelerates the computation of FRC.


翻译:Forman-Ricci曲率(FRC)已成为分析经验网络的有效且强大的工具,因为曲率值的分布可以识别其他方法难以检测到的某些结构信息。对于图而言,其计算简单,但对高阶结构信息不敏感。这一问题可以通过将图转化为团复形来解决——事实上,这类复形在拓扑数据分析中也会以Vietoris-Rips复形的形式出现。然而,采用标准方法时,计算成本会显著增加。为此,本文提出了一种新颖的基于集合论的公式,用于计算复杂网络中的此类高阶FRC。我们提供了伪代码、名为FastForman的软件实现,并与其他替代实现进行了基准比较。关键在于,我们的表示理论揭示了以往的计算瓶颈,并加速了FRC的计算。

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