[发明专利]一种基于持续社区边界检测的数字生态演化观测方法及系统

权利要求书

1.一种基于持续社区边界检测的数字生态演化观测方法，其特征在于，所述方法具体包括：

步骤S1、对数字生态使用连续时间的图网络建模，其表达为事件序列；

步骤S2、根据标签传播算法对权重矩阵D、概率转移矩阵P和社区分配矩阵F初始化，并对三个矩阵进行更新，当事件发生时，三个矩阵进行相应的更新；

步骤S3、在生态演化过程中采取局部传播的方式交换节点信息，事件发生后且D、P矩阵更新完毕后进行权重衰减和局部传播两个操作，所有边的权重先进行一次衰减，然后再局部更新矩阵D、P、F；

步骤S4、全局传播及社区结构检测，通过全局传播计算当前数字生态的社区结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，在连续时间上建模数字生态，定义数字生态G如下：

G＝{e⁽⁰⁾,e⁽¹⁾,…,e^(t),…}

其中e⁽ⁱ⁾是该数字生态中发生的事件，上标为事件发生的时间，所有事件按照时间升序排列即得到数字生态模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，F矩阵初始化为对角阵，元素的值均为1，D、P矩阵初始化为零矩阵；D和P矩阵的更新方式与标签传播算法是完全相同的，当一个事件发生时，有向网络建模下的D矩阵至多更新一个元素，P矩阵至多更新一行元素；无向网络建模下的D矩阵至多更新两个元素，P矩阵至多更新两行元素。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述权重衰减具体为：

如果外部持续观察不到相同事件，则应当视为关系正在衰减，此处使用下式模拟权重衰减：

w^(x)＝ke^-αx+1，k≥0

该式意为经过x个时间步之后，权重会从k+1衰减为w^(x)，α是衰减系数，若无相同事件刷新这条边，则权重最小会衰减至无穷趋近于1。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述局部传播具体为：

采用局部传播更新矩阵F，当事件e＝(i,j,w)发生时且D、P矩阵更新完成后，更新F矩阵的第i行：

F^(t)[i]＝P^(t)[i]·F^(t-1)

若网络建模为无向图，则对矩阵F的第j行需要同步执行相同的更新计算。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，需要获知当前网络的社区结构时，执行全局传播及社区结构预测步骤，计算方式如下：

F←P·F

该步骤执行m次，此时，i的所属社区可以通过下式预测：

c_i＝argmaxF[i]

由此，基于持续社区边界检测的数字生态演化观测方法即可实现。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述m取值范围为1-7之间。

8.一种基于持续社区边界检测的数字生态演化观测系统，其特征在于，所述系统具体包括：

建模模块：对数字生态使用连续时间的图网络建模，其表达为事件序列；

初始化及更新模块：根据标签传播算法对权重矩阵D、概率转移矩阵P和社区分配矩阵F初始化，并对三个矩阵进行更新，当事件发生时，三个矩阵进行相应的更新；

权重衰减和局部传播模块：在生态演化过程中采取局部传播的方式交换节点信息，事件发生后且D、P矩阵更新完毕后进行权重衰减和局部传播两个操作，所有边的权重先进行一次衰减，然后再局部更新矩阵D、P、F；

检测模块：全局传播及社区结构检测，通过全局传播计算当前数字生态的社区结构。

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。