Arxiv网络科学论文摘要11篇(2020-09-24)
- 多尺度网络重整化：无几何的尺度不变性;
- 持续学习流图神经网络;
- 协调的成本可能超过协作执行复杂任务的收益;
- 食物分布对有或没有嗅觉的觅食者寿命的影响;
- 我的推文展现了所有特质：预测在线社会网络中的个性和关系特质;
- 解释学术职业轨迹中的性别差异;
- 家庭制度的演变以及由此产生的社会经济结构;
- 旅游导航的考虑时间线的现场计划方法;
- 大而难见：探索真实的大型大学-产业合作网络结构的中介;
- 热动力学爆炸：安全至上还是安全最末？;
- 2030年巴西电力需求：趋势与挑战;
多尺度网络重整化：无几何的尺度不变性
原文标题： Multiscale network renormalization: scale-invariance without geometry
地址： http://arxiv.org/abs/2009.11024
作者： Elena Garuccio, Margherita Lalli, Diego Garlaschelli
摘要： 具有格点几何形状的系统可以利用它们在度量空间中的嵌入来重新规范化，度量空间自然地定义了粗粒度节点。相比之下，复杂的网络由于它们的小世界特性和缺乏显式的度量嵌入而无视常规技术。当前的网络重归一化方法需要强大的假设（例如，社区结构，双曲线，无标度拓扑），因此仍然与通用图和普通格格不兼容。在这里，我们介绍一种适用于任何粗粒度层次结构的图重归一化方案，从而允许跨多个比例尺定义“块节点”。这种方法揭示了网络拓扑对附加到节点的附加隐藏变量以及可选的二元因子的必要和特定依赖性。可重新规范化的网络与适应性模型的唯一规范一致，而与优先连接，配置模型或随机块模型不兼容。这些结果凸显了无标度和标度不变网络之间的深刻概念区别，并提供了无几何形状的重新归一化路线。如果对隐藏变量进行了退火，则该模型自发地导致切入现实的无标度网络。如果将它们淬火，则可以使用该模型对节点属性和距离相关性或社区的真实网络进行重新规范化。作为示例，我们得出了适用于分层地理分区的国际贸易网络的精确多尺度模型。
持续学习流图神经网络
原文标题： Streaming Graph Neural Networks via Continual Learning
地址： http://arxiv.org/abs/2009.10951
作者： Junshan Wang, Guojie Song, Yi Wu, Liang Wang
摘要： 图神经网络（GNN）在各种应用中均取得了出色的性能。在现实世界中，网络数据通常以流形式形成。引用节点的邻域信息的模式分布可能会随时间变化。 GNN模型需要学习尚未刻画的新模式。但是增量学习导致灾难性的遗忘问题，即历史知识被新学到的知识所覆盖。因此，训练GNN模型以学习新模式并同时维护现有模式非常重要，而很少有人关注。在本文中，我们提出了一种基于持续学习的流式GNN模型，以便对该模型进行增量训练，并可以在每个时间步获得最新的节点表示形式。首先，我们设计了一种近似算法，可以基于信息传播有效地检测出新出现的模式。其次，我们结合了数据重放和模型正则化这两个角度来进行现有模式合并。特别地，设计了节点的层次重要性采样策略，并导出了GNN参数的加权正则化项，从而实现了更高的稳定性和知识整合的一般化。我们的模型是根据真实和综合数据集进行评估的，并与多个基准进行比较。节点分类的结果证明，我们的模型可以有效地更新模型参数并获得与模型再训练相当的性能。此外，我们还对综合数据进行了案例研究，并对模型的每个部分进行了一些特定的分析，从而说明了该模型从不同的角度学习新知识和维护现有知识的能力。
协调的成本可能超过协作执行复杂任务的收益
原文标题： The cost of coordination can exceed the benefit of collaboration in performing complex tasks
地址： http://arxiv.org/abs/2009.11038
作者： Vince J. Straub, Milena Tsvetkova, Taha Yasseri
摘要： 观察包括人在内的智能主体的行为时，集体决策无处不在。但是，在解决不同复杂性问题时，与不同能力水平的小组成员互动是否具有集体优势，在我们的理论理解上存在不一致之处。此外，大多数现有实验都依赖于高度程式化的任务，从而降低了结果的通用性。本研究缩小了实验控制与现实环境之间的差距，报告了在现实世界的公民科学任务环境下对集体问题解决的分析结果，在该环境中，与任务相关的培训具有可操纵的差异的个人协作完成了任务。由The Zooniverse主持的Wildcam Gorongosa任务。我们发现，在大多数情况下，与个人相比，二分体的性能逐渐提高，但并没有获得集体利益。相反，即使他们经过了专业的培训，团队协调效率和速度所付出的代价始终比拥有合作伙伴的杠杆作用更大。仅在最复杂任务中的准确性方面，拥有额外的专家才能大大提高非专家的绩效。我们的发现对解决集体问题具有重要的理论和应用意义：要提高效率，可以优先提供与任务相关的培训，并依靠经过培训的专家独自工作而不是进行互动，以提高准确性，可以针对受过选择性培训的人员的专业知识。
食物分布对有或没有嗅觉的觅食者寿命的影响
原文标题： Impact of food distribution on lifetime of a forager with or without sense of smell
地址： http://arxiv.org/abs/2009.10767
作者： Hillel Sanhedrai, Yafit Maayan
摘要： 通过基本模型对觅食进行建模是一个最近已从多个角度进行研究的问题。但是，尚未了解食物空间分布对觅食者寿命的影响。我们在这里探讨在几种不同情况下食物在太空中的分布如何影响觅食者的寿命。我们分析一维和二维的随机觅食者和嗅觉觅食者。我们首先考虑食物的总体分布，然后详细分析特定的分布，包括食物之间的恒定距离，每个站点上食物存在的确定概率以及食物之间距离的幂律分布。对于没有气味的一维觅食者，我们可以找到其寿命；对于一个有气味的觅食者，我们可以找到永生的条件。在两个维度上，基于分析考虑，我们发现寿命（ T ）与饥饿时间（ S ）和食物密度（ f ）的比例为 T sim S ^ 4f ^ 3/2 。
我的推文展现了所有特质：预测在线社会网络中的个性和关系特质
原文标题： My tweets bring all the traits to the yard: Predicting personality and relational traits in Online Social Networks
地址： http://arxiv.org/abs/2009.10802
作者： Dimitra Karanatsiou, Pavlos Sermpezis, Jon Gruda, Konstantinos Kafetsios, Ilias Dimitriadis, Athena Vakali
摘要： 在线社会网络（OSN）中的用户留下的痕迹反映了他们的个性特征。这些痕迹的研究对于许多领域都很重要，例如社会科学，心理学，OSN，市场营销等。尽管基于在线行为的人格预测研究已显著增加，但关注点仍主要集中在个人人格特征上，很大程度上忽略了人格的相关方面。这项研究旨在通过提供OSN整体人格特征的预测模型来解决这一差距，该模型包括社会关系特征（依恋倾向）与标准人格特征相结合。具体来说，我们首先设计了一种功能工程方法论，该方法论可从用户的OSN帐户中提取广泛的功能（针对行为，语言和情感的描述）。然后，我们设计了一种机器学习模型，该模型基于提取的特征来预测用户心理特征的得分。所提出的模型体系结构受到心理学理论中嵌入的特征的启发，即利用人格方面之间的相互关系，并且与最新技术方法相比，可以提高准确性。为了证明这种方法的有效性，我们将模型应用于两个数据集（一个随机的OSN用户和一个组织负责人），并比较了他们的心理状况。我们的发现表明，仅通过使用他们的心理状况就可以清楚地将这两个群体区分开，这为OSN用户表征和分类的未来研究打开了一个有希望的方向。
解释学术职业轨迹中的性别差异
原文标题： Explaining Gender Differences in Academics' Career Trajectories
地址： http://arxiv.org/abs/2009.10830
作者： Aniko Hannak, Kenneth Joseph, Andrei Cimpian, Daniel B. Larremore
摘要： 学术领域表现出很高的性别隔离水平。迄今为止，大多数解释这种持续存在的全球现象的尝试都依赖于来自特定国家，领域或职业阶段的有限的数据横截面。在这里，我们使用了一个全球纵向数据集，该数据集由ORCID.org上的个人资料组成，用于研究某个领域的哪些特征预测离开和加入该领域的学者之间的性别差异。只有两个领域的特征一致地预测了这种差异：（1）领域重视原始智力人才的程度（“才华”）和（2）领域是否属于科学，技术，工程和数学（STEM）。妇女比男人更多地离开了光彩导向的STEM领域，而男人比女人更多地离开了这些领域。我们的研究结果表明，与男性相比，将光彩和其他STEM相关特征与女性联系起来的刻板印象在保持学术界性别隔离方面起着关键作用。
家庭制度的演变以及由此产生的社会经济结构
原文标题： Evolution of family systems and resultant socio-economic structures
地址： http://arxiv.org/abs/2009.11035
作者： Kenji Itao, Kunihiko Kaneko
摘要： 家庭制度构成社会的基础，并与独特的社会经济结构相关。在有核心家庭中，孩子结婚后建立自己的家庭，而在大家庭中，孩子则留在父母的家里。兄弟姐妹之间的财富继承是平等的还是不平等的。这两个二分法塑造了四个基本的家庭体系。但是，它们的起源仍然未知。在这项研究中，我们从理论上模拟了一个由家庭组成的工业化前农民社会模型。通过引入家庭和社会层面的竞争促进他们的成长，我们证明了四种家庭制度的出现取决于环境条件，这些环境条件表征着土地稀缺和破坏社会的外部动荡。农业的兴起和地区的位置说明了家庭系统在世界范围内的地理分布。对家庭之间财富分配的分析证明了家庭制度与社会经济结构之间的联系。这种联系解释了独特的现代意识形态的发展。
旅游导航的考虑时间线的现场计划方法
原文标题： Timeliness-aware On-site Planning Method for Tour Navigation
地址： http://arxiv.org/abs/2009.11040
作者： S. Isoda, M.Hidaka, Y.Matsuda, H.Suwa, K.Yasumoto
摘要： 近年来，人们对提供现场个性化旅游景点推荐的旅行应用越来越感兴趣。尽管通常很有帮助，但大多数可用选项仅基于感兴趣地点的静态信息提供选择，而无需考虑诸如天气，一天中的时间和交通拥堵等动态因素，并且着重于帮助游客确定接下来要去哪个景点。这样的限制可能阻止访问者优化其有限资源（即时间和金钱）的使用。现有的一些研究允许用户预先计算访问多个景点的半最优行程，但是由于计算时间长，不考虑动态因素等原因，其在现场的使用很困难。针对这种情况，我们制定了游览评分方法包含三个部分：下一个要访问的景点的静态游客信息，下一个要访问的景点的动态游客信息，以及与下一个景点和随后要访问的景点集合相关的总体满意度度量。确定产生最佳总体旅游得分的旅游路线是一个NP难题，为此我们针对贪婪方法提出了三种算法。为了验证该方法的有效性，我们将这三种算法应用于日本京都东山的20个兴趣点，并确认输出解决方案优于京都的模型路线，这三种算法的计算时间均为1.9美元 pm0.1 ， 2.0 pm0.1 和 27.0 pm1.8 秒。
大而难见：探索真实的大型大学-产业合作网络结构的中介
原文标题： Too big to see: exploring proxies of structure in a real large-scale university-industry cooperation network
地址： http://arxiv.org/abs/2009.11113
作者： Yuri Campbell
摘要： 我们研究2模式现实世界大学与产业合作网络的静态和动态拓扑。由于其规模大且结构复杂，因此我们选择使用统计主体来实现此目标。在这些发现中，我们将引起注意具有幂律签名对数线性行为的企业节点度的等级大小分布。作为随机情况的对立点，它提示了复杂的网络体系结构的提示。我们还将两种模式的秩大小分布与其他现实世界中的2-模式大规模网络进行比较，并得出其原因的相似之处。此外，我们通过滚动窗口方式计算Robins-Alexander聚类系数来研究网络中的结构变化，以便刻画网络时间演化中的拓扑变化。研究结果表明，在经过短暂的高聚类和互相关过渡阶段之后，即可实现网络稳定性。
热动力学爆炸：安全至上还是安全最末？
原文标题： Thermo-kinetic explosions: safety first or safety last?
地址： http://arxiv.org/abs/2009.11187
作者： Julyan H. E. Cartwright
摘要： 自工业开始以来，煤气和蒸气爆炸就已引起工业事故。一个世纪以前，1920年9月24日星期五上午11:55，沃里克号石油驳船在伦敦的码头区发生爆炸，造成7人丧生。了解它在翻新时炸毁时发生了什么以及如何防止类似爆炸，涉及化学和流体力学。我以1920年事故为例，以及1920年前直至今天的热动能爆炸历史，并回顾了点火科学的历史和实际状况。爆炸科学从一开始就意识到了其社会意义。尽管过去一个世纪在健康和安全方面取得了进步，但仍有工作要做吗？
2030年巴西电力需求：趋势与挑战
原文标题： Brazil electricity needs in 2030: trends and challenges
地址： http://arxiv.org/abs/2009.11281
作者： Marcos Paulo Belançon
摘要： 对电力的需求以及用可再生能源替代化石燃料的需求一直在稳定增长，这种转变将对我们的世界产生重大影响，这一影响才刚刚开始被人们所理解。巴西是经济大国的重要例子，那里的电力已经由可再生能源提供，例如水力，风能和生物质能发电。在这项工作中，我们调查了巴西最近20年的电力负荷曲线，并提出了2030年的四种不同方案，以便每小时评估一次可再生能源在国家电网中的影响。分析表明，由于更高的峰值负荷以及太阳能和风能的间歇性，电力需求的增长和水电份额的预期减少将大大提高国家电网的可靠性。在不久的将来，如果没有任何兆瓦级的水力发电计划，增加这些可再生能源的份额，将使水力发电每年比过去经历的典型峰值功率运行数百小时。为了避免或减少与此趋势相关的威胁，我们的一种情况建议在巴西大量部署太阳能热水器，这将通过减少傍晚高峰时段的用电需求而对系统可靠性产生积极影响。
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