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复杂网络中的因果涌现
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2024年12月22日 (星期日)
→节点合并方法
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# 初始化分组矩阵的选择,多次重复实验会得到不一样的结果
# 初始化分组矩阵的选择,多次重复实验会得到不一样的结果
# 依赖神经网络的超参,如学习率、迭代次数等
# 依赖神经网络的超参,如学习率、迭代次数等
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====节点合并方法====
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通过上面的网络粗粒化方法可以对节点进行分组,为了构建粗粒化后的宏观网络,需要将微观节点合并成宏观节点,同时需要计算宏观网络之间的连边,以及对应的转移概率。在上述三种方法中,前两种都使用了一种叫做高阶依赖项建模([[HOMs]])的方法来进行归并<ref name="HOMs"></ref>,其目的是为了保证分组后的宏观网络和原始网络具有相似的[[随机游走动力学]]。
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具体来说,不同类型的微观节点合并成宏观节点时边权有不同的处理方式:
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1)下面图a展示了微观网络,其中待合并的节点(节点B,C,D)之间没有连边,且待合并节点都指向相同的输出节点(节点E),将节点B,C,D粗粒化成一个宏观节点<math>\mu</math>,如图b所示,同时需要将指向待合并节点的权重相加,待合并节点的输出权重取平均,具体宏观节点输出权重计算方法为:<math>w_{\mu,z}=\sum_{i \in S}w_{i,z}\frac{1}{N_S}</math>,其中<math>S</math>表示待合并节点集合,节点<math>i</math>表示待合并节点集合中的节点(如下图中的节点B,C,D),节点<math>z</math>表示待合并节点指向的节点(如下图中的节点E),<math>w_{i,z}</math>表示微观网络中的节点<math>i</math>和节点<math>z</math>之间的转移概率,<math>w_{\mu,z}</math>表示宏观网络中节点<math>\mu</math>和节点<math>z</math>之间的转移概率,<math>Ns</math>为待合并节点的数量;
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[[文件:合并方式13.png|居左|800x600像素]]
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2)下面图a展示了待合并的节点(节点B,C)之间没有连边但是待合并节点指向多个输出节点的情况(节点D和E),将节点B,C粗粒化成一个宏观节点<math>\mu</math>,图b展示了对应的宏观网络,边权处理方式:需要将指向待合并节点的权重相加,待合并节点的输出权重按比例加权求和,具体宏观节点输出权重计算方法为:<math>w_{\mu,z}=\sum_{i \in S}w_{i,z}\frac{\sum_{j\rightarrow i}w_{ji}}{\sum_{j\rightarrow k\in S}w_{jk}}</math>,其中,<math>j\rightarrow i</math>表示节点j(如下面图a中的A节点)指向待合并节点集合中的节点i的边,<math>w_{\mu,z}</math>表示宏观网络中节点<math>\mu</math>和节点<math>z</math>之间的转移概率,这里<math>z</math>表示待合并节点指向的节点(如图a中的节点E);
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[[文件:合并方式22.png|居左|800x600像素]]
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3)下面图a展示了待合并的节点(节点B,C)之间存在连边且待合并节点指向多个输出节点的情况(节点D和E),如图a所示,将节点B,C粗粒化成一个宏观节点<math>\mu</math>,图b展示了对应的宏观网络,具体宏观节点输出权重计算方法为:<math>w_{\mu,z}=\sum_{i \in S}w_{i,z}\frac{\pi_i}{\sum_{k\in S}\pi_k}</math>,其中 <math>\pi_i </math>为节点<math>i </math>在节点平稳分布中的值,<math>w_{\mu,z}</math>表示宏观网络中节点<math>\mu</math>和节点<math>z</math>之间的转移概率;
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[[文件:合并方式32.png|居左|800x600像素]]
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4)更为复杂的情况,如下图a所示,待合并的节点(B,C,D)三者之间存在循环结构,需要综合考虑方法2和方法3,将待合并的节点粗粒化为两个宏观节点<math>\mu_1</math>和<math>\mu_2</math>,来捕获延迟效果,其中宏观节点<math>\mu_1</math>起到缓冲的效果,最终<math>\mu_1</math>和<math>\mu_2</math>组成的宏观节点具有记忆功能,如图b所示,宏观节点的出边权重同样结合方法2和方法3进行计算。具体计算时做了简化,<math>\mu_1</math>和<math>\mu_2</math>之间的转移概率设为1,<math>\mu_2</math>的转移概率按照方法3进行计算;
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[[文件:合并方式42.png|居左|800x600像素]]
===定义复杂网络中的因果涌现===
===定义复杂网络中的因果涌现===
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