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物理学 > 物理与社会

arXiv:1801.03400 (physics)
[提交于 2018年1月9日 ]

标题: 无标度网络是罕见的

标题: Scale-free networks are rare

Authors:Anna D. Broido, Aaron Clauset
摘要: 现代网络科学的一个核心观点是,现实世界中的网络通常是“无标度的”,这意味着度数为$k$的节点的比例遵循幂律,衰减类似于$k^{-\alpha}$,通常具有$2 < \alpha < 3$。 然而,这种信念的实证证据来自于相对较少的现实世界网络。 我们通过将最先进的统计工具应用于从社会、生物、技术和信息源中抽取的近1000个网络数据集的大型语料库,来测试无标度结构的普遍性。 我们将幂律模型拟合到每个度分布,检验其统计合理性,并通过似然比检验将其与替代的非无标度模型进行比较,例如对数正态分布。 在各个领域中,我们发现无标度网络很少见,只有4%表现出最强可能的无标度结构证据,52%表现出最弱可能的证据。 此外,无标度结构的证据在不同来源中并不均匀分布:社交网络最多只能弱无标度,而少数技术和生物网络可以被称为强无标度。 这些结果削弱了无标度网络的普遍性,并揭示了现实世界网络表现出丰富的结构多样性,这很可能需要新的想法和机制来解释。
摘要: A central claim in modern network science is that real-world networks are typically "scale free," meaning that the fraction of nodes with degree $k$ follows a power law, decaying like $k^{-\alpha}$, often with $2 < \alpha < 3$. However, empirical evidence for this belief derives from a relatively small number of real-world networks. We test the universality of scale-free structure by applying state-of-the-art statistical tools to a large corpus of nearly 1000 network data sets drawn from social, biological, technological, and informational sources. We fit the power-law model to each degree distribution, test its statistical plausibility, and compare it via a likelihood ratio test to alternative, non-scale-free models, e.g., the log-normal. Across domains, we find that scale-free networks are rare, with only 4% exhibiting the strongest-possible evidence of scale-free structure and 52% exhibiting the weakest-possible evidence. Furthermore, evidence of scale-free structure is not uniformly distributed across sources: social networks are at best weakly scale free, while a handful of technological and biological networks can be called strongly scale free. These results undermine the universality of scale-free networks and reveal that real-world networks exhibit a rich structural diversity that will likely require new ideas and mechanisms to explain.
评论: 14页,9图,2表,5附录
主题: 物理与社会 (physics.soc-ph) ; 社会与信息网络 (cs.SI); 数据分析、统计与概率 (physics.data-an); 分子网络 (q-bio.MN); 应用 (stat.AP)
引用方式: arXiv:1801.03400 [physics.soc-ph]
  (或者 arXiv:1801.03400v1 [physics.soc-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.1801.03400
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: Nature Communications 10, 1017 (2019)
相关 DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-08746-5
链接到相关资源的 DOI

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来自: Anna Broido [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2018 年 1 月 9 日 04:20:08 UTC (2,998 KB)
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