Community detection is a crucial task in network analysis that can be significantly improved by incorporating subject-level information, i.e. covariates. However, current methods often struggle with selecting tuning parameters and analyzing low-degree nodes. In this paper, we introduce a novel method that addresses these challenges by constructing network-adjusted covariates, which leverage the network connections and covariates with a unique weight to each node based on the node's degree. Spectral clustering on network-adjusted covariates yields an exact recovery of community labels under certain conditions, which is tuning-free and computationally efficient. We present novel theoretical results about the strong consistency of our method under degree-corrected stochastic blockmodels with covariates, even in the presence of mis-specification and sparse communities with bounded degrees. Additionally, we establish a general lower bound for the community detection problem when both network and covariates are present, and it shows our method is optimal up to a constant factor. Our method outperforms existing approaches in simulations and a LastFM app user network, and provides interpretable community structures in a statistics publication citation network where $30\%$ of nodes are isolated.


翻译:社区检测是网络分析中的一项关键任务,通过引入主体级信息(即协变量)可显著提升其性能。然而,现有方法常面临调参困难以及低度节点分析不足的问题。本文提出一种新方法,通过构建网络调整协变量来应对这些挑战:该方法利用网络连接与协变量,根据节点的度数赋予每个节点独特权重。对网络调整协变量进行谱聚类可在特定条件下实现社区标签的精确恢复,且该方法免于调参、计算高效。我们提出了关于方法在协变量存在下的度修正随机块模型中的强一致性的新颖理论结果,即使存在模型误设与稀疏社区(含有限度数)时也成立。此外,我们建立了同时存在网络与协变量时社区检测问题的通用下界,并证明本方法在常数因子范围内达到最优。在仿真实验及LastFM应用用户网络中,该方法优于现有方法;并在统计学期刊引用网络(其中30%的节点为孤立节点)中提供了可解释的社区结构。

0
下载
关闭预览

相关内容

在网络中发现社区(称为社区检测/发现)是网络科学中的一个基本问题,在过去的几十年中引起了很多关注。 近年来,随着对大数据的大量研究,另一个相关但又不同的问题(称为社区搜索)旨在寻找包含查询节点的最有可能的社区,这已引起了学术界和工业界的广泛关注,它是社区检测问题的依赖查询的变体。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17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
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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31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
0+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月21日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月21日
Arxiv
29+阅读 · 2022年3月28日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
VIP会员
最新内容
乌克兰战场背后的新武器
专知会员服务
0+阅读 · 今天4:55
基于博弈论的陆军人机协同(长文报告)
专知会员服务
3+阅读 · 今天1:54
美国陆军航空兵:以愿景引领转型
专知会员服务
3+阅读 · 今天1:38
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
14+阅读 · 6月11日
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
5+阅读 · 6月11日
相关资讯
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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31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
0+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员