Графы и сети

Network Motifs

Мотивы и триады

актуальноТекущий рабочий стандарт

Маленькие повторяющиеся подграфы, встречающиеся чаще, чем в случайной сети. Хорошие признаки для классификации вершин.

Ключевые тезисы

  • Коэффициент кластеризации — доля замкнутых треугольников среди возможных.
  • Подсчёт мотивов (graphlets) даёт вектор структурных признаков вершины.
  • В биологии мотивы соответствуют функциональным блокам регуляторных сетей.

Подробный разбор

2 подтем — раскройте любую, чтобы увидеть объяснение, формулы, примеры и интерактивные графики.

1

Треугольники и кластеризация

Простейший и самый полезный мотив.

Обозначения
  • параметр SVM: цена нарушения зазора
  • число объектов в выборке
  • степень вершины — число её связей

Коэффициент кластеризации отвечает на вопрос «дружат ли между собой друзья вершины». В соцсетях он высок, в случайных графах — почти нулевой; резкое отклонение от типичного значения часто указывает на искусственную активность.

2

Graphlet-признаки

Вектор структурного описания вершины.

Считаем, в скольких подграфах каждого типа (путь из трёх вершин, треугольник, звезда, квадрат) участвует вершина. Получается вектор фиксированной длины — готовый признак для любой модели.

На практике

Подсчёт мотивов размера 4 и выше дорог: используют сэмплирование или ограничиваются треугольниками и путями длины 2–3.

Связанные темы

Машинное обучение на графах · Структура реальных сетей

Centrality97%

Центральности · Графы и сети

Меры важности вершины: по числу связей, по посредничеству, по близости и по влиянию соседей.

Graph Basics85%

Основы графов · Графы и сети

Вершины, рёбра, веса и направления. Матрица смежности и список рёбер — два способа хранить одно и то же.

PageRank85%

PageRank · Графы и сети

Стационарное распределение случайного блуждания по графу с телепортацией. Классический алгоритм ранжирования, который до сих пор используется как признак.

Community Detection85%

Поиск сообществ · Графы и сети

Разбиение графа на плотно связанные группы: клиенты одного круга, связанные аккаунты, тематические кластеры документов.

Graph Embeddings85%

Графовые эмбеддинги · Графы и сети

Векторные представления вершин, в которых близость отражает связанность в графе.

Graph Neural Networks85%

Графовые нейросети · Графы и сети

Нейросети, работающие прямо на структуре графа: представление вершины обновляется по представлениям соседей.

Message Passing85%

Передача сообщений · Графы и сети

Единая схема, к которой сводятся почти все архитектуры GNN: собрать сообщения от соседей, агрегировать, обновить состояние.

Link Prediction85%

Предсказание связей · Графы и сети

Задача «появится ли ребро между вершинами»: рекомендации друзей и товаров, достройка графов знаний.

Knowledge Graphs85%

Графы знаний · Графы и сети

Факты в виде троек «субъект — предикат — объект». Структурированная память, которую всё чаще подключают к языковым моделям.

Clustering85%

Кластеризация · Обучение без учителя

Разбиение объектов на группы похожих без заранее известных меток.

Eigenvector85%

Собственный вектор · Математический справочник

Направление, сохраняющееся при линейном преобразовании с точностью до масштаба.

Scale-free Networks80%

Безмасштабные сети · Графы и сети

Сети, в которых распределение степеней вершин подчиняется степенному закону: немного «хабов» и очень много слабо связанных вершин.

Small World80%

Феномен малого мира · Графы и сети

Короткие пути между любыми двумя вершинами при высокой локальной кластеризации.

Power Law80%

Степенное распределение · Теория вероятностей и распределения

Плотность убывает как степень: редкие события встречаются намного чаще, чем предсказывает нормальный закон. Распределения Парето и Ципфа — его классические формы.

Complex Systems80%

Сложные системы · Динамические системы и фракталы

Системы из множества взаимодействующих элементов, где коллективное поведение не сводится к сумме частей.