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Majority vote community detection with dynamic threshold and bootstrapped rounds

dc.contributor.advisorFigueiredo, Daniel Ratton
dc.contributor.advisorCo1Iacobelli, Giulio
dc.contributor.advisorCo1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0549803760523062pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3621433615334969pt_BR
dc.contributor.referee1Barbosa, Valmir Carneiro
dc.contributor.referee2Menasché, Daniel Sadoc
dc.creatorSales, Guilherme da Costa
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7039632984205495pt_BR
dc.date.accessioned2021-04-05T02:41:31Z
dc.date.available2026-05-16T03:06:44Z
dc.date.issued2019-03
dc.description.abstractCommunity 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.pt_BR
dc.description.resumoDetec¸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.pt_BR
dc.embargo.termsabertopt_BR
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11422/14067
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio de Janeiropt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenhariapt_BR
dc.publisher.initialsUFRJpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas e Computaçãopt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectCommunity detectionpt_BR
dc.subjectStochastic block modelpt_BR
dc.subjectMajority votept_BR
dc.subjectLabel propagationpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpt_BR
dc.titleMajority vote community detection with dynamic threshold and bootstrapped roundspt_BR
dc.title.alternativeDetecção de comunidades através do voto da maioria com limiar dinâmico e rodadas bootstrappt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR

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