A Two-Stage Particle Competition Model for Unbalanced Community Detection in Complex Networks (2020)
- Authors:
- Autor USP: MARTINS, LUAN VINICIUS DE CARVALHO - ICMC
- Unidade: ICMC
- Sigla do Departamento: SCC
- Subjects: REDES COMPLEXAS; DINÂMICA ESTOCÁSTICA; COMPUTAÇÃO BIOINSPIRADA
- Keywords: Community detection; Competição de partícula; Complex networks; Comunidades desbalanceadas; Detecção de comunidade; Particle competition; Unbalanced community
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: O uso de redes complexas provou ser uma excelente ferramenta para revelar informações de sistemas complexos devido à sua capacidade de descrever relações espaciais, funcionais e topológicas entre os dados. Uma característica inerente às redes complexas, que é uma excelente fonte de informações, é sua estrutura de comunidadegeralmente definida como um conjunto de nós mais densamente conectados entre si do que com outros nós da rede. Para extrair essa informação, diversas técnicas foram propostas. Uma técnica interessante é a Competição de Partícula, que é uma abordagem inpirada de fenômenos da natureza na qual um conjunto de partículas é inserido na rede e deve competir entre si para capturar o maior número possível de nós. A competição, aqui representada como um sistema dinâmico estocástico que controla as partículas, é um comportamento amplamente encontrado na natureza quando há escassez de recursos, como água, alimentos ou parceirosos vértices do grafo são esses recursos escassos. No entanto, comunidades desbalanceadas são frequentes em redes complexas reais. Embora muitas técnicas de detecção da comunidade tenham sido desenvolvidas e algumas delas possuam um certo grau de tolerância ao diferentes tamanhos de comunidade, ainda falta um mecanismo explícito e eficiente para tratar esse problema. Neste documento, propomos um modelo de Competição de Partículas em Dois Passos para detectar comunidades desbalanceadas. No primeiro estágio, chamado Competição, as partículascompetem entre si para ocupar o maior número possível de nós. No segundo estágio, um mecanismo de regularização do tipo difusão é introduzido para determinar o nível de dominância de cada partícula, baseado no grau de dominância da vizinhança de cada nó. As duas etapas executam alternativamente até o processo de regularização convergir. No modelo original da Competição de Partículas, todas as partículas têm o mesmo comportamento; portanto, não há como cada partícula ocupar corretamente as comunidades com diferentes tamanhos ou estruturas. No modelo proposto, o mecanismo de regularização faz com que cada partícula tenha um comportamento diferente de acordo com a estrutura da rede. Consequentemente, comunidades com diferentes tamanhos ou estruturas podem ser corretamente detectadas pelas partículas. Simulações de computador mostram resultados promissores do modelo proposto. Além disso, o mecanismo de regularização melhora a precisão e a velocidade computacional do método, pois menos iterações são necessárias até a convergência, quando comparado aos métodos anteriores de Competição de Partículas.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2020
- Data da defesa: 04.08.2020
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ABNT
MARTINS, Luan Vinicius de Carvalho. A Two-Stage Particle Competition Model for Unbalanced Community Detection in Complex Networks. 2020. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-20082020-101929/. Acesso em: 22 jan. 2026. -
APA
Martins, L. V. de C. (2020). A Two-Stage Particle Competition Model for Unbalanced Community Detection in Complex Networks (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-20082020-101929/ -
NLM
Martins LV de C. A Two-Stage Particle Competition Model for Unbalanced Community Detection in Complex Networks [Internet]. 2020 ;[citado 2026 jan. 22 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-20082020-101929/ -
Vancouver
Martins LV de C. A Two-Stage Particle Competition Model for Unbalanced Community Detection in Complex Networks [Internet]. 2020 ;[citado 2026 jan. 22 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-20082020-101929/ - An interpretable graph neural network for histological image analysis
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- Particle competition for unbalanced community detection in complex networks
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