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Estimating network growth mechanisms without network growth information

Research Project

Project/Area Number 19K20231
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 60030:Statistical science-related
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

PHAM THONG  国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 特別研究員 (30803530)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords優先的選択 / ランダムネットワーク理論 / 複雑ネットワーク / 選択バイアス / ネットワーク分析 / ハイパーグラフ / ボース=アインシュタイン凝縮 / 動的ネットワーク / 優先的選択関数 / 適応度 / 推移性 / stochastic actor-based / ERGM / complex networks / preferential attachment / transitivity
Outline of Research at the Start

ユーチューブフォロワーや論文共著等のネットワークの動的特徴を分析するのによく使われているのは,確率アクター・ベース・モデルという動的ネットワークモデルである.このモデルを適用するために,ネットワークの成長過程といった動的情報が必要とされるが,実際ではこの情報を観測できない場合が多い.その場合、動的特徴を止むを得ず無視し,ネットワークを何らかの静的モデルで分析するのが現状である.本研究は,動的情報なしのネットワークに対して,動的特徴を表す成長機構を推定できる方法論を構築し,動的ネットワークモデルと静的ネットワークモデルを繋ぎ合わせることでネットワーク分析における新しいパラダイムの確立を目指す.

Outline of Final Research Achievements

Growing complex networks have been used to model diverging real-world networks ranging from YouTube follower networks to academic collaborator networks. We have achieved three main contributions in modelling and estimating growing complex networks. In our first contribution, we proposed the first method that can estimate the non-parametric preferential attachment function from a network snapshot without any time information. This method corrects a previously unnoticed selection bias. In our second contribution, we proposed a novel network model that combines preferential attachment and transitivity in order to better explain the ubiquitous combination of a power-law degree distribution with a high clustering coefficient found in many real-world networks. In our final contribution, we built a novel hypergraph-based network growth model to explain the dependencies between edges in real-world networks. We also provided a fast method to compute the normalizing factor of the model.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

提案した諸手法・モデルによって、実世界におけるネットワークの性質に関する新たな知見を発見することが期待できる。まず、動的情報を観測できない時の優先的選択の推定方法によって成長履歴のないデータセットが初めて分析できるようになり、優先的選択に関する新たな発見に繋がることを期待できる。次に、優先的選択と推移性を融合した提案モデルを用いて、クラスタリング係数の高いネットワークの成長過程を分析でき、ネットワークの表現学習への貢献も期待できる。最後に、ハイパーグラフ成長モデルによって、今まで無視されてきたエッジの間の非独立性がモデル化され、エッジの間の複雑なパターンを発見できる可能性がある。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] A Hypergraph Approach for Estimating Growth Mechanisms of Complex Networks2022

    • Author(s)
      Inoue Masaaki、Pham Thong、Shimodaira Hidetoshi
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 10 Pages: 35012-35025

    • DOI

      10.1109/access.2022.3143612

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Non-parametric estimation of the preferential attachment function from one network snapshot2021

    • Author(s)
      Pham Thong、Sheridan Paul、Shimodaira Hidetoshi
    • Journal Title

      Journal of Complex Networks

      Volume: 9 Issue: 5

    • DOI

      10.1093/comnet/cnab024

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Joint estimation of non-parametric transitivity and preferential attachment functions in scientific co-authorship networks2020

    • Author(s)
      Inoue Masaaki *、Pham Thong * (co-first)、Shimodaira Hidetoshi
    • Journal Title

      Journal of Informetrics

      Volume: 14 Issue: 3 Pages: 101042-101042

    • DOI

      10.1016/j.joi.2020.101042

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] PAFit: An R Package for the Non-Parametric Estimation of Preferential Attachment and Node Fitness in Temporal Complex Networks2020

    • Author(s)
      Thong Pham, Paul Sheridan, Hidetoshi Shimodaira
    • Journal Title

      Journal of Statistical Software

      Volume: 92 Issue: 3 Pages: 1-30

    • DOI

      10.18637/jss.v092.i03

    • NAID

      120006950589

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 複雑ネットワークの成長過程を観測できない時の優先的選択関数の推定方法2021

    • Author(s)
      Pham Thong
    • Organizer
      2021年度統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 任意のノード特徴量による成長機構をもつハイパーグラフモデル2021

    • Author(s)
      井上 雅章, Pham Thong, 下平 英寿
    • Organizer
      2021年度統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimating Preferential Attachment in Growing Networks2021

    • Author(s)
      Pham Thong
    • Organizer
      International Symposium on New Developments of Theories and Methodologies for Large Complex Data
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ハイパーグラフ成長モデルにおける優先的選択関数の推定2019

    • Author(s)
      井上雅章, Pham Thong, 下平英寿
    • Organizer
      2019年度統計関連連合大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Statistical Estimation of the Effects of First and Second Order Local Structures on Growth of Complex Networks2019

    • Author(s)
      Masaaki Inoue, Thong Pham, Hidetoshi Shimodaira
    • Organizer
      ACML 2019 Workshop on Statistics and Machine Learning Researchers in Japan
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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