Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/14067
Type: Dissertação
Title: Majority vote community detection with dynamic threshold and bootstrapped rounds
Other Titles: Detecção de comunidades através do voto da maioria com limiar dinâmico e rodadas bootstrap
Author(s)/Inventor(s): Sales, Guilherme da Costa
Advisor: Figueiredo, Daniel Ratton
Co-advisor: Iacobelli, Giulio
Abstract: Detec¸c˜ao de comunidades ´e um problema fundamental em Ciˆencia de Redes, onde os v´ertices de uma dada rede devem ser particionados de maneira que v´ertices num mesmo grupo sejam estruturalmente relacionados. Este problema encontra aplica¸c˜oes em diversas ´areas e tem atra´ıdo muita aten¸c˜ao a seus aspectos pr´aticos e te´oricos. Algoritmos de propaga¸c˜ao de r´otulos (label propagation algorithms) se baseiam num procedimento que iterativamente atualiza a classifica¸c˜ao de cada n´o atrav´es do voto da maioria dos r´otulos de comunidade de seus vizinhos. Estes algoritmos s˜ao conhecidos por serem simples e r´apidos, e s˜ao muito utilizados em aplica¸coes pr´aticas. Nesta disserta¸c˜ao, estudamos varia¸c˜oes de um algoritmo de propaga¸c˜ao de r´otulos aplicado ao problema da recupera¸c˜ao de duas comunidades intr´ınsecas a uma rede (majority vote algorithm, ou MVA), e propomos as seguintes novas contribui¸c˜oes: (i) um limiar dinˆamico que generaliza o limiar fixo utilizado pelo MVA, (ii) um crit´erio de parada que resolve o problema de oscila¸c˜ao das solu¸c˜oes produzidas por algoritmos de propaga¸c˜ao de r´otulos, e (iii) estrat´egias de bootstrapping que reutilizam solu¸c˜oes para alcan¸car melhores resultados. Estas modifica¸c˜oes d˜ao origem a novos algoritmos de propaga¸c˜ao de r´otulos que chamamos Global Average Majority (GAM) e Global Average Majority with Bootstrapping (GAMB). Finalmente, o comportamento e a perfomance dos novos algoritmos s˜ao avaliados atrav´es de experimentos num´ericos com redes sint´eticas geradas pelo stochastic block model (SBM) e redes do mundo real com comunidades conhecidas.
Abstract: Community detection is a fundamental problem in network science, where the vertices of a given network are to be partitioned such that vertices in the same group are structurally related. This problem finds applications in a wide range of areas and has attracted much attention towards both its theoretical and practical aspects. Label propagation algorithms are based on a procedure that iteratively updates the classification of each node by a majority vote of its neighbors’ community labels. These algorithms are known to be simple and fast, and are widely used in practical applications. In this dissertation, we study variations of a label propagation algorithm applied to the problem of recovering two communities embedded in a network (majority vote algorithm, or MVA), and propose the following new contributions: (i) a dynamic threshold that generalizes the fixed threshold used by the majority vote algorithm, (ii) a stopping criterion that solves the oscillation problem displayed by the solutions produced by label propagation, and (iii) bootstrapping strategies that re-utilize solutions to achieve better results. These modifications give rise to new label propagation algorithms which we call Global Average Majority (GAM) and Global Average Majority with Bootstrapping (GAMB). Finally, the behavior and performance of the new algorithms are evaluated by numerical experiments with synthetic networks generated by the stochastic block model (SBM) and real world networks with known communities.
Keywords: Community detection
Stochastic block model
Majority vote
Label propagation
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas e Computação
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Mar-2019
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia de Sistemas e Computação

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