論文の概要: Generative hypergraph clustering: from blockmodels to modularity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.09611v2
- Date: Wed, 27 Jan 2021 21:26:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-03-16 09:08:35.212131
- Title: Generative hypergraph clustering: from blockmodels to modularity
- Title(参考訳): 生成的ハイパーグラフクラスタリング:ブロックモデルからモジュラリティへ
- Authors: Philip S. Chodrow, Nate Veldt, and Austin R. Benson
- Abstract要約: 異質なノード度とエッジサイズを持つクラスタ化ハイパーグラフの表現的生成モデルを提案する。
我々は,100万ノードの合成ハイパーグラフを用いた実験など,ハイパーグラフ・ルーバインは高度にスケーラブルであることを示す。
このモデルを用いて,学校連絡ネットワークにおける高次構造の異なるパターン,米国議会法案共同提案,米国議会委員会,共同購入行動における製品カテゴリ,ホテルロケーションを分析した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 26.99290024958576
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hypergraphs are a natural modeling paradigm for a wide range of complex
relational systems with multibody interactions. A standard analysis task is to
identify clusters of closely related or densely interconnected nodes. While
many probabilistic generative models for graph clustering have been proposed,
there are relatively few such models for hypergraphs. We propose a Poisson
degree-corrected hypergraph stochastic blockmodel (DCHSBM), an expressive
generative model of clustered hypergraphs with heterogeneous node degrees and
edge sizes. Approximate maximum-likelihood inference in the DCHSBM naturally
leads to a clustering objective that generalizes the popular modularity
objective for graphs. We derive a general Louvain-type algorithm for this
objective, as well as a a faster, specialized "All-Or-Nothing" (AON) variant in
which edges are expected to lie fully within clusters. This special case
encompasses a recent proposal for modularity in hypergraphs, while also
incorporating flexible resolution and edge-size parameters. We show that
hypergraph Louvain is highly scalable, including as an example an experiment on
a synthetic hypergraph of one million nodes. We also demonstrate through
synthetic experiments that the detectability regimes for hypergraph community
detection differ from methods based on dyadic graph projections. In particular,
there are regimes in which hypergraph methods can recover planted partitions
even though graph based methods necessarily fail due to information-theoretic
limits. We use our model to analyze different patterns of higher-order
structure in school contact networks, U.S. congressional bill cosponsorship,
U.S. congressional committees, product categories in co-purchasing behavior,
and hotel locations from web browsing sessions, that it is able to recover
ground truth clusters in empirical data sets exhibiting the corresponding
higher-order structure.
- Abstract(参考訳): ハイパーグラフは多体相互作用を持つ幅広い複雑な関係系に対する自然なモデリングパラダイムである。
標準的な分析タスクは、密接な関係または密接な相互接続ノードのクラスタを特定することである。
グラフクラスタリングの確率的生成モデルが多数提案されているが、ハイパーグラフのモデルは比較的少ない。
不均一なノード度とエッジサイズを持つクラスタ化ハイパーグラフの表現的生成モデルであるPoisson次補正ハイパーグラフ確率ブロックモデル(DCHSBM)を提案する。
DCHSBMにおける近似最大形推論は、グラフの一般的なモジュラリティ目的を一般化するクラスタリング目的を自然に導く。
この目的のための一般的なルーヴァイン型アルゴリズムと、エッジがクラスタ内に完全に配置されることが予想される、より高速で特殊な"All-Or-Nothing"(AON)バリアントを導出する。
この特別なケースは、ハイパーグラフのモジュラリティに関する最近の提案を含んでおり、フレキシブルな解像度とエッジサイズパラメータも取り入れている。
我々は,100万ノードの合成ハイパーグラフを用いた実験など,ハイパーグラフ・ルーバインは高度にスケーラブルであることを示す。
また,ハイパーグラフコミュニティ検出のための検出可能性レジームが,dyadicグラフ投影に基づく手法と異なることを合成実験により示す。
特に、情報理論の限界によりグラフベースの手法が必ず失敗しても、ハイパーグラフ法が植え込み分割を復元できる体制が存在する。
このモデルを用いて,学校連絡ネットワークにおける高次構造の異なるパターン,米国議会法案共同提案,米国議会委員会,共同購入行動における製品カテゴリ,およびwebブラウジングセッションからのホテルロケーションを分析し,対応する高次構造を示す経験的データセットにおいて,真理クラスタの復元を可能にする。
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