Arxiv網絡科學論文摘要18篇(2020-11-19)

• 複雜網絡的可壓縮性;
• 擴散在複合種群的生態準中性競爭中起著不同尋常的作用;
• 影響有影響力的人：差異播種;
• 實現可行的收入平等;
• 通過三角閉環在多路網絡中進行鏈路預測;
• 巴基斯坦WhatsApp上的COVID-19消息初探;
• COVID-19鎖定對城市光汙染的影響：地面和衛星比較;
• 通過社會網絡分配營銷資源：長期分析;
• 在COVID-19大流行期間評估零售環境中的風險;
• 州重新開放政策對COVID-19死亡率的影響;
• 基於仿真的優化方法用於網絡-物理網絡中的空中計程車有效路由;
• 測量儀式化互動的物質痕跡中的糾纏：史前巖畫分布中的優先連接;
• 人口稠密的城市交通路口和人行橫道上的顆粒物暴露;
• 從網絡角度分析加密貨幣交易：概述;
• 探索中國醫護人員和患者SARS-CoV-2感染的時空分布;
• 城市增長方程;
• 三元網絡中的連通-稠密-連通子圖;
• 現代交通信息對布雷斯悖論的影響;

複雜網絡的可壓縮性

原文標題： Compressibility of complex networks

地址： http://arxiv.org/abs/2011.08994

作者： Christopher W. Lynn, Danielle S. Bassett

摘要： 許多複雜的網絡都依賴生物實體進行保存。這樣的實體，從人類的認知到演化，必須首先進行編碼，然後在明顯的資源約束下複製這些網絡。生存下來的網絡是那些受約束的編碼的網絡，或者說是可壓縮的。但是網絡的可壓縮性如何？哪些功能使一個網絡比另一個網絡更具可壓縮性？在這裡，我們通過將網絡建模為信息源來回答這些問題，然後再使用速率失真理論對其進行壓縮。每個網絡都會產生一個唯一的速率失真曲線，該曲線指定了在給定的描述範圍內保留的最少信息量。這樣就形成了網絡可壓縮性的自然定義：可以通過壓縮除去的信息量，在所有規模上均取平均值。分析一系列實際和模型網絡，我們證明可壓縮性隨著兩個常見的網絡屬性而增加：可傳遞性（或群集性）和度異質性。這些結果表明，以模塊化結構和重尾度為特徵的分層組織有助於複雜網絡中的壓縮。通常，我們的框架揭示了網絡結構與其壓縮能力之間的相互作用，從而使人們能夠研究壓縮在塑造現實網絡中的作用。

擴散在複合種群的生態準中性競爭中起著不同尋常的作用

原文標題： Diffusion plays an unusual role in ecological quasi-neutral competition in metapopulations

地址： http://arxiv.org/abs/2011.08967

作者： Marcelo A. Pires, Nuno Crokidakis, Silvio M. Duarte Queirós

摘要： 我們調查了在複合種群框架內準中性競爭的情況下從2種動力學產生的現象學。我們採用隨機和確定性方法，即空間受限的基於個人的蒙特卡洛模擬和耦合的平均場ODE。我們的研究結果表明，競爭，出生死亡動力學和空間限制之間的多重相互作用導致了生態少數群體切換與斑塊之間的擴散之間的非單調關係。這意味著擴散可以引起出生與死亡的比率並增強物種的保存。

影響有影響力的人：差異播種

原文標題： On Influencing the Influential: Disparity Seeding

地址： http://arxiv.org/abs/2011.08946

作者： Arwen Teng, Ting-Wei Li, Yu-chi Liao, Hsi-Wen Chen, Yvonne-Anne Pignolet, De-Nian Yang, Lydia Y. Chen

摘要： 在線社會網絡平臺已成為傳播最新政治，商業和社交信息的重要媒介。通常會選擇具有較高知名度的用戶作為種子來傳播信息，並影響他們在目標群體中的採用。本文的中心主題是回答性別差異和相似性如何影響信息傳播過程。為此，我們首先進行了多方面的分析，結果表明女性沒有通過Instagram數據集上的對比觀點達到最高可見度（通常稱為玻璃天花板效應）：可見度vs.認可以及網絡度vs.互動強度現有技術主要對其進行獨立討論。該分析基於兩個數據集：大型Instagram數據和小型Facebook數據。我們探索各種集中度度量，重點關注基於圖神經網絡的單跳交互（即強度，程度）到多跳交互（即Pagerank，HI-index和嵌入索引）。我們的分析表明，男性和女性的互動方式取決於互動類型，例如Instagram上的喜歡或評論。受到性別差異觀察的啟發，我們提出了一個新穎的播種框架，即差異播種，該框架旨在在達到目標用戶群（例如一定比例的女性）的同時最大程度地傳播信息，從而促進代表性不足人群的影響力。與目標不可知算法的廣泛仿真比較表明，提出的視差可以根據視差要求傳播信息，同時有效地最大化信息的傳播。

實現可行的收入平等

原文標題： Getting to a feasible income equality

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09119

作者： Ji-Won Park, Chae Un Kim

摘要： 眾所周知，收入不平等會對經濟體系產生負面影響，因此已經爭論了一百多年或更長時間。已經提出了許多想法來量化收入不平等，基尼係數是一個普遍的指標。但是，基尼係數中的完全平等的概念是理想主義的，不能就是否需要政府干預來調整收入不平等提供現實的指導。在本文中，我們首先提出了一種更加現實可行的收入平等概念，該利益最大化總的社會福利。然後，我們表明可以使用S形福利函數和Boltzmann收入分布對代表可行平等的最優收入分布進行建模。最後，我們對四個國家進行了實證分析，並演示了如何評估最佳收入分配。我們的結果表明，可行的收入平等可以作為政府政策和幹預措施的實用指南。

通過三角閉環在多路網絡中進行鏈路預測

原文標題： Link prediction in multiplex networks via triadic closure

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09126

作者： Alberto Aleta, Marta Tuninetti, Daniela Paolotti, Yamir Moreno, Michele Starnini

摘要： 鏈路預測算法可以幫助您理解複雜系統的結構和動力學，從不完整的數據集中重建網絡，並預測不斷發展的網絡中未來的相互作用。基於節點之間相似性的可用算法受這些網絡中存在的有限數量的連結的限制。在這項工作中，我們減少了後者的固有限制，並表明可以利用不同類型的關係數據來改善對新連結的預測。為此，我們提出了一種新穎的鏈路預測算法，該算法通過將Adamic-Adar方法推廣到由任意數量的層組成的網絡進行多路，從而對各種形式的交互進行編碼。我們表明，在多個社會，生物和技術系統中，新指標優於傳統的單層Adamic-Adar評分和其他最新方法。作為副產品，最大化多路Adamic-Adar度量的係數表示如何針對鏈路預測任務優化多路網絡中結構化的信息，從而揭示哪些層是冗餘的。有趣的是，這種影響相對於不同層中的預測可能是不對稱的。我們的工作為深入理解不同關係數據在預測新交互中的作用鋪平了道路，並為可用於眾多系統的多路網絡中的鏈路預測提供了一種新算法。

巴基斯坦WhatsApp上的COVID-19消息初探

原文標題： A First Look at COVID-19 Messages on WhatsAppin Pakistan

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09145

作者： R. Tallal Javed, Mirza Elaaf Shuja, Muhammad Usama, Junaid Qadir, Waleed Iqbal, Gareth Tyson, Ignacio Castro, Kiran Garimella

摘要： COVID-19在世界範圍內的傳播促使人們進行了廣泛的在線討論，並在WhatsApp和Twitter等社交媒體平臺上創建了「信息流行病」。但是，在這些平臺上共享的信息傾向於不可靠和/或誤導。在本文中，我們對巴基斯坦的公共WhatsApp團體進行了COVID-19話語的首次分析。基於對包含文本和圖像的數千條消息的大規模注釋，我們確定了討論的主要類別。我們專注於COVID-19消息並理解正在傳播的不同類型的圖像/文本消息。通過探索與COVID消息相關的用戶行為，我們檢查了錯誤信息的傳播方式。最後，通過量化WhatsApp和Twitter之間的信息流，我們展示了信息如何在平臺之間傳播以及WhatsApp如何充當Twitter上共享的許多信息的來源。

COVID-19鎖定對城市光汙染的影響：地面和衛星比較

原文標題： Effects of the COVID-19 lockdown on urban light emissions: ground and satellite comparison

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09252

作者： Máximo Bustamante-Calabria, Alejandro Sánchez de Miguel, Susana Martín-Ruiz, Jose-Luis Ortiz, J.M. Vílchez, Alicia Pelegrina, Antonio García, Jaime Zamorano, Jonathan Bennie, Kevin J. Gaston

摘要： 針對COVID-19的「鎖定」期為研究經濟活動對環境汙染（例如NO _2 ，氣溶膠，噪聲，光）的影響提供了獨特的機會。對NO _2 和氣溶膠的影響已非常明顯並易於證明，但對光汙染的影響卻難以確定。造成這種困難的主要原因是，地球夜間夜間衛星圖像的主要來源是SNPP-VIIRS / DNB儀器，該儀器在大多數人類夜間活動已經發生並且許多相關照明已關閉之後的深夜獲取數據。在這裡，為了分析封鎖對城市光發射的影響，我們使用西班牙格拉納達的地面和衛星數據，在COVID-19導致的2020年3月14日至5月31日的城市人口限制期間。光汙染是由於城市的發光量減少以及大氣中人為氣溶膠含量的減少而導致的光散射較少。觀察到PM10顆粒的豐度與天空亮度之間存在明顯的相關性，因此大氣汙染越嚴重，城市的夜空就越明亮。確定了與三個不同波長帶的PM10顆粒豐度和天空亮度相關的經驗表達式。

通過社會網絡分配營銷資源：長期分析

原文標題： Allocating marketing resources over social networks: A long-term analysis

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09268

作者： Vineeth S. Varma, Samson Lasaulce, Julien Mounthanyvong, Irinel-Constantin Morarescu

摘要： 在本文中，我們考慮了一個受鄰居和外部影響實體（營銷商）共同影響的消費者網絡。消費者的意見遵循混合動力，其意見跳躍是由於營銷活動引起的。通過使用最近在[1]中提出的相關靜態博弈模型，我們證明了儘管營銷人員參與競爭並因此在網絡中造成了緊張，但網絡已達成共識。利用這一關鍵結果，我們提出了一種合作競爭營銷策略，該策略結合了一次性納什均衡行動和無廣告政策。在合理的充分條件下，證明擬議的合作策略策略帕累託控制了一次納什均衡策略。這是一個非常令人鼓舞的結果，可以解決為考慮的動態營銷博弈設計帕累託最優和均衡策略這一更具挑戰性的問題。

在COVID-19大流行期間評估零售環境中的風險

原文標題： Assessing Risk in the Retail Environment during the COVID-19 Pandemic

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09277

作者： C. Budd, K. Calvert, S. Johnson, S. O. Tickle

摘要： COVID-19大流行造成了前所未有的破壞，尤其是在零售業。如果無法在線滿足基本需求，或者放寬了更嚴格的措施，則客戶必須親自訪問商店。這自然會增加一些易感人群（客戶或員工）被感染的風險。在保持車間經濟可行性的同時，儘可能降低這種風險至關重要。因此，我們探討並比較了COVID-19在涉及人與人互動的不同購物環境中的傳播：（i）自由流動，非結構化購物； （ii）結構化購物（例如排隊）。我們研究了（i）或（ii）中哪一個可能更有利於最大程度地減少給定商店中COVID-19的傳播，但要考慮到商店的幾何形狀之類的限制；居民遵守當地準則；以及組織者可以使用的其他安全措施。我們得出了一系列結論，例如單向自由移動比雙向購物更可取，並且只要可以很好地保護伺服器免受感染，就應該最大化伺服器的數量。

州重新開放政策對COVID-19死亡率的影響

原文標題： Influence of State Reopening Policies in COVID-19 Mortality

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09279

作者： Ka-Ming Tam, Nicholas Walker, Juana Moreno

摘要： 到2020年5月底，美國所有州都放寬了其COVID-19緩解措施。不同州採取的重新開放政策和時機明顯不同。一個重要的問題仍然是放寬緩解措施與傷亡人數之間的關係。為理解決這個問題，我們將實際數據與一個假設案例進行比較，在該案例中，使用緩解措施緩解之前的數據投影來保持緩解措施的完整性。我們發現，不同州的死亡人數顯示出顯著差異，這可能是由於其不同的政策和重新開放的時間表。我們的研究為不同州政府採取這種方法的有效性提供了一個衡量標準，並且可以作為將來實施最佳政策的指南。這也表明，與其他措施相比，口罩授權似乎與死亡人數變化之間的關聯更為顯著。

基於仿真的優化方法用於網絡-物理網絡中的空中計程車有效路由

原文標題： A Simulation-based Optimization Approach to Efficiently Route Air Taxis in a Cyber-Physical Network

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09281

作者： Suchithra Rajendran

摘要： 除了空氣汙染和通勤壓力外，交通擁堵還導致生產力損失，延誤，車輛運營成本增加和事故。為理解決這些問題，一些物流公司正計劃推出空中計程車，電動汽車，旨在以可承受的成本每天提供更快的乘客通勤。這項研究是第一個提出集中化框架，以在考慮到與空中計程車運營有關的獨特約束的情況下，在網絡物理網絡中調度和路由飛行計程車的框架。使用先前研究提供的紐約市（NYC）潛在的空中計程車需求，測試了該方法的可行性。實驗結果表明，在紐約市有效運行所需的最少計程車數量為84，其平均利用率為66％。此外，通勤者的飛行意願，需求滿足的百分比，路上行駛的限制，最大的客戶等待時間和到達分布對最佳的空中計程車數量，利用率，服務的客戶數量和每位產生的成本的影響客戶被檢查。分析表明，飛行率的意願似乎對空中滑行的數量和效率具有線性影響，而公路行駛距離對性能指標則呈指數影響。本文開發的路由和調度算法可用於有意進入空中計程車市場的任何公司。

測量儀式化互動的物質痕跡中的糾纏：史前巖畫分布中的優先連接

原文標題： Measuring entanglement in material traces of ritualized interaction: Preferential attachment in a prehistoric petroglyph distribution

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09283

作者： Tom Froese, Emiliano Gallaga

摘要： 史前巖石藝術通常被主要分析為藝術家意圖創建其感官體驗和心理意象的公共表現形式的產物。但是，這種以代表為中心的方法往往忽略了很多物質參與的執行作用。更好地將許多形式的巖石藝術想像為藝術家反覆與表面接觸的痕跡，包括先前的痕跡。對於這些藝術家而言，可能更相關的意圖是儀式化的互動，例如交流和請願，這些互動被實現為與被認為可以為環境的特定區域賦予生命的機構的實質性中介交易。如果是這樣，我們可以期望這些模體強烈地聚集在儀式上吸引人的區域，而不是均勻地分布在畫布狀的表面上，以最大程度地體現其作為公共代表的知名度。在這裡，我們提出了一種以偏好依戀為基礎的以交互為中心的測試方法，這是來自網絡科學的一種概念，它描述了眾所周知的社會現象，即大眾主體傾向於吸引更多的追隨者。我們將此方法應用於墨西哥奇瓦瓦州一個古蹟的案例研究，發現其刻在巖石上的文字分布具有冪律的形式，這與優先依附相符。我們得出的結論是，這種方法可以發展為衡量史前物質參與過程中儀式過程與產品之間糾纏的方法。

人口稠密的城市交通路口和人行橫道上的顆粒物暴露

原文標題： Particulate Matter Exposure at a Densely Populated Urban Traffic Intersection and Crosswalk

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09286

作者： Hong-di Hea, H. Oliver Gao

摘要： 公眾和空氣品質管理機構都非常關注顆粒物汙染的加劇。例如，在城市交通路口，行人在路邊等待或在人行橫道上行走時，經常面臨交通造成的近源PM汙染的風險。這項研究對行人在城市交通路口的PM汙染進行了深入調查。進行了城市交叉路口附近的固定站點測量，以檢查交通信號周期中各種大小的粒子的變化。此過程有助於識別路邊的主要PM擴散模式。此外，對行人暴露於PM的移動測量是在六個時間間隔內進行的，這六個時間間隔對應於行人通過交叉路口時的不同旅程段。測量結果用於按交叉路口的行人的大小類別和行駛路段估算和比較PM的累積沉積劑量。此外，分析了行人在晴天和陰天暴露於PM的比較。結果表明減少交叉路口的PM汙染的重要性，並為政策制定者提供了減少城市交通交叉口行人PM暴露的可能措施的基礎。

從網絡角度分析加密貨幣交易：概述

原文標題： Analysis of Cryptocurrency Transactions from a Network Perspective: An Overview

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09318

作者： Jiajing Wu, Jieli Liu, Yijing Zhao, Zibin Zheng

摘要： 作為區塊鏈技術最重要和最著名的應用之一，加密貨幣最近引起了廣泛的關注。在區塊鏈技術的支持下，所有加密貨幣的交易記錄都是不可逆的，並記錄在區塊中。這些包含豐富信息和完整金融活動痕跡的交易記錄可公開獲取，從而為研究人員提供了該領域數據挖掘和知識發現的前所未有的機會。網絡是描述現實世界中交互系統的通用語言，並且從網絡角度研究了有關加密貨幣交易的現有工作中的相當一部分。這項調查旨在分析和總結從網絡角度分析和理解加密貨幣交易的現有文獻。為了給研究人員和工程師提供系統的指導，我們提供了加密貨幣交易網絡分析的背景信息，並從網絡建模，網絡分析和基於網絡的檢測三個方面回顧了現有研究。對於每個方面，我們都會介紹研究問題，總結方法並討論文獻中給出的結果和發現。此外，我們介紹了該領域的主要挑戰和未來的幾個方向。

探索中國醫護人員和患者SARS-CoV-2感染的時空分布

原文標題： Exploring the Spatiotemporal Patterns of SARS-CoV-2 Infection among Healthcare Workers and Patients in China

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09342

作者： Peixiao Wang, Tao Hu, Wei Guo, Hui Ren, Xinyan Zhu

摘要： 研究諸如醫務工作者和患者之類的社會群體之間的冠狀病毒疾病（COVID-19）的時空分布和差異，有助於制定防疫政策。以前有關COVID-19時空特徵的大多數研究都是在單個組中進行的，沒有探討組之間的差異。為了填補這一研究空白，本研究通過結合醫護人員和確診COVID-的患者的數據，評估了武漢，湖北（不包括武漢）和中國（不包括湖北）的患者和醫護人員之間的時空特徵和差異。 19結果表明：（1）早發地區的時間差異大於晚發地區，即武漢的時間差異大於湖北（武漢除外），湖北的時間差異更大。 （2）早期和早發地區的空間差異小於後期和晚發地區的時間差異，即空間差異為武漢比湖北（武漢除外）要少，湖北（不包括武漢）比中國（湖北除外）要少。

城市增長方程

原文標題： The growth equation of cities

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09403

作者： Vincent Verbavatz, Marc Barthelemy

摘要： 城市科學試圖理解和解釋在世界主要城市系統中觀察到的規律。對城市人口演變進行建模是該科學和所有城市研究的核心。從數量上說，最根本的問題是理解城市的等級組織和特大城市的統計發生，這首先是由於齊普夫（Zipf）而被普遍定律描述的，但是其有效性受到最近的實證研究的挑戰。一個理論模型還必須能夠解釋城市和文明相對頻繁的興衰，儘管進行了許多嘗試，但尚未令人滿意地回答這些基本問題。在這裡，我們通過引入一種新的用於模擬城市人口增長的隨機方程式來填補這一空白，該方程式是根據對最近的數據集（針對加拿大，法國，英國和美國）進行的經驗分析得出的，該方程式揭示了稀有但大範圍的城市間遷徙衝擊是主要因素城市成長。該方程式預測了城市分布的複雜形狀，並表明由於有限時間效應，齊普夫定律通常不成立，這意味著城市的組織更加複雜。與觀察結果一致，它還預測了城市等級中多個時間變化的存在。我們的結果強調了罕見事件在複雜系統的演進中以及在城市規劃中更實際的水平上的重要性。

三元網絡中的連通-稠密-連通子圖

原文標題： Connected-Dense-Connected Subgraphs in Triple Networks

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09408

作者： Dhara Shah, Yubao Wu, Sushil Prasad, Danial Aghajarian

摘要： 尋找有意義的社區（大型網絡中感興趣的子網）是各種應用程式的問題。現有的大多數社區檢測工作都集中在單個網絡上。但是，許多現實生活中的應用程式自然會產生我們稱為「三重網絡」的東西。三重網絡由兩個網絡組成，並且它們的節點之間是雙向連接的網絡。在本文中，我們公式化並研究了尋找密集連接子圖（CDC）的問題，該子圖是雙向網絡中密度最大的子網絡，並且每個網絡中的端點集誘發了連接的子網絡。這些模式表示基於網絡之間的雙向關聯的社區。就我們所知，單個網絡或異構網絡的現有算法無法檢測到這種模式。我們表明，發現CDC子圖是NP難的，並開發了新穎的啟發法以獲得可行的解決方案，其中最快的是具有n個節點和m個邊的O（nlogn + m）。我們還研究了CDC子圖的不同變體。我們在各種真實和合成的三重網絡上進行實驗，以評估開發方法的有效性和效率。利用這些啟發式方法，我們演示了如何識別具有相似觀點和研究興趣的社區以及影響社區的因素。

現代交通信息對布雷斯悖論的影響

原文標題： The Effect of Modern Traffic Information on Braess』 Paradox

地址： http://arxiv.org/abs/2011.09456

作者： Stefan Bittihn, Andreas Schadschneider

摘要： Braess的悖論已被證明在網絡上的許多傳輸系統中相當普遍地出現。它與車輛交通特別相關，它表明在某些情況下，在城市或高速公路網絡中新建道路會導致所有用戶的平均旅行時間增加。在這裡，我們要解決的問題是，如果駕駛員（主體人）可以訪問現代交通網絡可用的交通信息（即通過導航應用程式或過去的個人經歷），這是否會發生變化。我們研究了經典Braess網絡中交通信息的影響，但是使用微觀模型進行交通動力學分析，以找出這種情況下是否可以真正觀察到這種悖論，或者僅在理論上可用的用戶最優條件中存在該悖論。駕駛員從來沒有意識到過，他們會根據現實的交通信息智能地選擇路線。我們針對兩種信息類型的不同劃分解決了這個問題。

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