非监督与半监督随机块网络模型研究
[Abstract]:Many complex systems in nature and human society can be abstracted into complex networks. Therefore, complex networks are widely used in various fields, such as biology, interpersonal relations, the Internet and so on. Complex networks can be divided into unsigned networks and symbolic networks according to the different types of connections between nodes in complex networks. The connection types between unsigned network nodes can be divided into two types: connected and connectionless. In symbolic networks, the connections between nodes are further divided into positive and negative connections, so there are three types of connections between nodes. As an important statistical model in the study of complex networks, the stochastic block model has attracted many scholars for its flexible discovery of many potential structures in the network. Therefore, symbolic and unsigned random block models are studied on these two types of networks. But in the real world, there is noise in symbolic networks, and unsigned networks are often sparse. There are some challenges in the research of stochastic block models on complex networks. In this paper, the following two works are done to solve the above problems: 1) the unsupervised symbol random block model is extended, and the method of symbol prediction under the model is proposed. The ability of the model in community discovery and symbol prediction is verified. Based on the idea of Bayesian theory, using the prior distribution of edge distribution and the result of community discovery, we infer the posteriori distribution of three types of edges in each block, and then predict the symbols of unknown edges according to the deduced posteriori distribution of edges. Because the prior distribution of edges and the density and symbol of edges are considered in this method, the method has better performance in balanced and non-equilibrium networks. In addition, this paper fully verifies the performance of the symbolic random block model, mainly including: the ability of community discovery on artificial data sets and real data sets of different scales, the ability of model selection on balanced and unbalanced networks. The ability of symbol prediction on artificial data sets and real data sets. 2) A stochastic block model based on semi-supervised learning is proposed. Because the real world networks are noisy and sparse, unsupervised learning algorithms are often unable to obtain accurate partition results. In some real-life scenarios, the label information of some nodes can be obtained. In this paper, nodes with the same label tend to assume in the same block, combining the label information and the topology information of the network itself, a generalized semi-supervised random block model is proposed. A learning method based on variational Bayesian reasoning is proposed. The model can deal with both symbolic and unsigned networks, and can find both community structure and multi-division structure in the network. This paper is the first time to use the idea of semi-supervised learning to discover hidden structures in symbolic networks. In addition, by comparing the model with unsupervised, semi-supervised and supervised learning algorithms, it is found that the model performs well in community structure and multi-component structure discovery.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O157.5
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,本文编号:2361153
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