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求候选码的方法范文

求候选码的方法范文

求候选码的方法范文候选码(Candidate Code)是一种计算机程序设计中使用的一种方法,它可以用来生成或者到所有可能的解决方案。

候选码有许多不同的应用,比如密码破译、组合优化问题、遗传算法等等。

以下是几种常见的候选码生成和方法:1. 穷举法(Exhaustive Search):穷举法是最简单的一种方法,它会遍历所有的可能性并检查是否满足条件。

例如,对于一个由n个元素组成的集合,可以通过从集合中选择不同的元素来生成不同的候选解。

穷举法的优点是简单易懂,但缺点是随着问题规模增大,空间会呈指数增长,计算复杂度非常高。

2. 递归法(Recursive Search):递归法是一种通过递归调用自身的方式来生成候选码的方法。

它可以将一个大问题分解成一个个更小的子问题,并通过递归的方式来解决。

例如,可以通过递归方法生成给定长度的二进制序列,其中每个位置上的数字可以是0或1、递归法的优点是可以有效地利用计算机的内存,但是同样存在空间随问题规模增大而指数增长的问题。

3. 回溯法(Backtracking):回溯法是一种通过回溯的方式来生成候选解的方法,它可以避免不必要的。

回溯法通常用于求解组合优化问题,例如八皇后问题、0-1背包问题等。

回溯法的基本思想是逐步构建候选解,如果当前构建的候选解无法满足问题的约束条件,就回溯到上一个状态,重新选择其他的候选项。

回溯法的优点是能够快速剪枝,减少不必要的,但是缺点是仍然需要遍历所有的可能性。

4. 动态规划(Dynamic Programming):动态规划是一种将大问题分解成子问题,并使用已经解决的子问题的解来构建候选解的方法。

动态规划的核心思想是将问题分解成重叠子问题,并使用一个表格或者数组来存储已经计算过的解,从而避免重复计算。

动态规划法的优点是可以显著降低计算复杂度,但是需要事先确定问题的状态转移方程。

5. 遗传算法(Genetic Algorithm):遗传算法是一种模拟自然界遗传进化过程的算法,它通过一系列的遗传操作(如选择、交叉、变异)来生成下一代的候选解,并使用一定的评价函数来评估候选解的质量。

复杂网络社区检测、链路预测及应用

复杂网络社区检测、链路预测及应用

复杂网络社区检测、链路预测及应用1. 复杂网络社区检测复杂网络社区检测是指在复杂网络中发现密集连接的子群体。

社区检测是网络分析和应用技术中的重要部分,因为它可以帮助我们理解网络结构和功能,以便更好地设计和管理这些网络。

社区检测的方法可以大致分为两类:基于模块度的方法和基于流的方法。

基于模块度的方法使用模块度作为评估社区质量的度量,并通过优化模块度来划分社区。

基于流的方法则将社区视为流通较强的区域,通过增大区域内部的流量,减小区域与外部的连接,来划分社区。

常见的社区检测算法包括:(1)Girvan-Newman算法:这是一个基于边介数的层次聚类方法,其基本思想是通过割除在网络中介数最高的边来不断分割成子图,直到得到满足要求的社区划分。

(2)Louvain算法:这是一种基于模块度的贪心算法,其过程包括两个阶段。

首先,在初始状态下,每个节点都属于单独的社区。

然后,在第一个阶段中,每个节点都尝试与它的邻居节点合并成更大的社区,以增大模块度。

在第二个阶段中,不同的社区被视为单个节点,以此继续优化模块度。

(3)谱聚类算法:此算法基于将节点的邻接矩阵转换为拉普拉斯矩阵,并通过对拉普拉斯矩阵进行特征分解,以获得图的特征向量。

这些特征向量可以用作谱聚类的输入,以获得社区划分。

2. 链路预测链路预测是指在给定网络中预测未来可能的连接。

它是复杂网络分析的一项重要任务,涉及多种实际应用,包括社交网络、生物网络、电子商务和交通网络等。

链路预测的算法也有多种,主要可以分为基于相似度和基于概率的方法。

(1)基于相似度的算法:这种方法使用节点之间的相似性来预测未来可能的连接。

其中,共享邻居、Jaccard系数和Adamic-Adar 指数等是常用的相似性度量方法。

(2)基于概率的算法:这种方法基于随机过程,使用概率模型来预测未来可能的连接。

其中,随机游走模型、马尔科夫模型和贝叶斯模型等是常用的概率模型。

3. 应用复杂网络社区检测和链路预测在多个领域中广泛应用。

指代消解算法

指代消解算法

指代消解算法指代消解算法是自然语言处理中常用的技术之一,主要用于解决指代问题。

在自然语言中,有时候会遇到一些词语或短语需要通过上下文来确定其所指代的对象。

而指代消解算法就是通过分析上下文信息,将这些不明确的指代词与其所指的具体实体进行关联,从而达到理解句子的目的。

指代消解算法在文本理解、机器翻译、问答系统等多个领域具有重要的应用价值。

它可以帮助计算机在处理自然语言时更好地理解句子的含义,从而提高机器在自然语言处理任务中的表现。

在指代消解算法中,主要有两种常用的方法:基于规则的方法和基于机器学习的方法。

基于规则的方法主要是通过手工编写一系列规则,根据上下文信息去匹配指代词与其所指的实体。

这种方法的缺点是需要大量的人工规则,且无法处理一些复杂的指代问题。

而基于机器学习的方法则是通过训练模型,让计算机自动学习指代词与其所指实体之间的关系。

这种方法的优点是可以处理更复杂的指代问题,但需要大量的训练数据和计算资源。

在具体实现指代消解算法时,可以使用一些特征来帮助模型进行指代消解。

常用的特征包括上下文词语的词性、句法结构信息、词语的语义信息等。

通过提取这些特征,可以将指代消解问题转化为一个分类问题,即判断指代词与候选实体之间是否存在关联。

除了上述方法外,还有一些其他的指代消解算法,如基于知识图谱的方法和基于注意力机制的方法。

基于知识图谱的方法主要是通过利用知识图谱中的实体关系来进行指代消解,从而提高算法的准确性。

而基于注意力机制的方法则是通过计算指代词与候选实体之间的注意力权重,从而确定它们之间的关系。

总体来说,指代消解算法是自然语言处理中一个重要的技术,可以帮助计算机更好地理解自然语言句子。

它在文本理解、机器翻译、问答系统等领域都有广泛的应用。

随着机器学习和深度学习的发展,指代消解算法也在不断地得到改进和优化,未来有望在更多的领域发挥作用。

希望通过不断的研究和探索,能够进一步提升指代消解算法的准确性和效果,为自然语言处理领域的发展做出更大的贡献。

生物信息学中的序列对齐算法研究

生物信息学中的序列对齐算法研究

生物信息学中的序列对齐算法研究序列对齐是生物信息学中一项重要的研究工作,用于比较不同生物序列之间的相似性和差异性。

在生物学研究中,我们经常需要比较DNA、RNA或蛋白质序列,以了解它们之间的关系和功能。

序列对齐算法帮助我们识别生物序列中的共同模式和特征,从而揭示其遗传信息以及可能的功能。

序列对齐算法是基于序列相似性原则的计算方法,通过比较两个或多个序列中的相同或相似的部分,并对齐它们,从而找到最佳的匹配。

序列对齐算法主要有全局比对和局部比对两种类型。

全局比对算法旨在找到两个序列之间的最佳匹配,通常用于比较较短的序列。

其中最著名的算法是Needleman-Wunsch算法。

该算法使用了动态规划的思想,通过构建得分矩阵和路径矩阵,找到最佳的序列匹配方式。

Needleman-Wunsch算法的主要步骤包括计算得分矩阵、确定最佳匹配路径和生成最佳匹配序列。

该算法的时间复杂度为O(n^2),其中n为序列的长度。

局部比对算法则可以在较大的序列数据库中搜索相似匹配序列的片段,用于比较较长的序列。

其中最常用的算法是Smith-Waterman算法。

该算法也使用了动态规划的思想,但通过引入负得分,将得分矩阵中的负值清零,从而找到最佳的局部匹配序列。

Smith-Waterman算法的主要步骤与Needleman-Wunsch算法相似,但需要在计算得分矩阵时考虑是否清零和最后输出的最佳匹配片段。

该算法的时间复杂度同样为O(n^2)。

除了全局比对和局部比对算法,还有一种常见的序列对齐技术叫做多序列比对。

多序列比对算法是对三个或更多序列进行比较的方法,用于揭示序列之间的共同模式和差异性。

多序列比对算法的发展包括层次聚类、进化树构建和多序列比对方法等多个步骤。

常见的多序列比对算法有ClustalW、Muscle和MAFFT等。

生物信息学中的序列对齐算法研究有着广泛的应用。

首先,在基因组学中,序列对齐算法可以帮助研究人员识别和比较不同生物个体之间的基因组变异,进而了解遗传差异对个体之间的表型差异或疾病易感性的影响。

恶意代码技术及其检测方法

恶意代码技术及其检测方法

恶意代码技术及其检测方法恶意代码是指那些带有恶意意图的计算机程序或脚本,它可以在计算机系统中执行各种有害行为,如数据破坏、信息窃取、拒绝服务攻击等。

恶意代码的出现给计算机系统的安全带来了巨大的威胁,因此研发有效的恶意代码检测方法是至关重要的。

1.病毒:病毒是一种能够自我复制并将自身附加到其他可执行程序或文档中的恶意代码。

它可以通过感染其他程序或文件来传播,对计算机系统造成破坏。

2.蠕虫:蠕虫是一种可以自我复制并自动传播到网络中其他计算机的恶意代码。

它通过利用网络漏洞或社交工程技术来传播,对大规模计算机系统造成影响。

3.木马:木马是一种带有隐藏功能的恶意代码,它会在用户不知情的情况下执行恶意行为。

木马可能会窃取用户的敏感信息、远程控制系统、或将计算机加入僵尸网络。

4.间谍软件:间谍软件或称为间谍程序,是一种可以监视用户计算机上的活动并收集敏感信息的恶意软件。

它可以监视用户的网页浏览记录、键盘输入、文件访问等,并将这些信息发送给攻击者。

针对恶意代码的检测方法如下:1.签名检测:这是最常用的恶意代码检测方法之一、签名检测通过对已知的恶意代码样本进行识别,建立一个恶意代码的数据库,然后对待检测文件进行比对,如果存在相同的特征码,则判定为恶意代码。

2.行为检测:此方法通过监控计算机系统的行为来检测恶意代码。

它对不同应用程序的行为进行分析并比较,如果发现可疑的操作,如读取敏感文件、修改系统配置等,就会触发警报。

3.启发式检测:启发式检测是一种通过分析恶意代码的行为模式和特征来检测未知恶意代码的方法。

它通过建立一个规则库来识别文件中是否存在恶意行为,如破坏性的代码操作或不合法的API调用。

4.沙箱检测:沙箱检测是将待检测的恶意代码运行在封闭的环境中,通过监控其行为和系统资源的使用来判断是否为恶意代码。

沙箱检测可以防止恶意代码对真实系统的影响,具有很高的安全性。

5.机器学习检测:随着机器学习技术的发展,在恶意代码检测中也得到了广泛的应用。

纹理物体缺陷的视觉检测算法研究--优秀毕业论文

纹理物体缺陷的视觉检测算法研究--优秀毕业论文

摘 要
在竞争激烈的工业自动化生产过程中,机器视觉对产品质量的把关起着举足 轻重的作用,机器视觉在缺陷检测技术方面的应用也逐渐普遍起来。与常规的检 测技术相比,自动化的视觉检测系统更加经济、快捷、高效与 安全。纹理物体在 工业生产中广泛存在,像用于半导体装配和封装底板和发光二极管,现代 化电子 系统中的印制电路板,以及纺织行业中的布匹和织物等都可认为是含有纹理特征 的物体。本论文主要致力于纹理物体的缺陷检测技术研究,为纹理物体的自动化 检测提供高效而可靠的检测算法。 纹理是描述图像内容的重要特征,纹理分析也已经被成功的应用与纹理分割 和纹理分类当中。本研究提出了一种基于纹理分析技术和参考比较方式的缺陷检 测算法。这种算法能容忍物体变形引起的图像配准误差,对纹理的影响也具有鲁 棒性。本算法旨在为检测出的缺陷区域提供丰富而重要的物理意义,如缺陷区域 的大小、形状、亮度对比度及空间分布等。同时,在参考图像可行的情况下,本 算法可用于同质纹理物体和非同质纹理物体的检测,对非纹理物体 的检测也可取 得不错的效果。 在整个检测过程中,我们采用了可调控金字塔的纹理分析和重构技术。与传 统的小波纹理分析技术不同,我们在小波域中加入处理物体变形和纹理影响的容 忍度控制算法,来实现容忍物体变形和对纹理影响鲁棒的目的。最后可调控金字 塔的重构保证了缺陷区域物理意义恢复的准确性。实验阶段,我们检测了一系列 具有实际应用价值的图像。实验结果表明 本文提出的纹理物体缺陷检测算法具有 高效性和易于实现性。 关键字: 缺陷检测;纹理;物体变形;可调控金字塔;重构
Keywords: defect detection, texture, object distortion, steerable pyramid, reconstruction
II

社区发现Community Detection 算法

社区发现Community Detection 算法

社区发现(Community Detection)算法社区发现(Community Detection)算法用来发现网络中的社区结构,也可以视为一种广义的聚类算法。

以下是我的一个PPT 报告,分享给大家。

从上述定义可以看出:社区是一个比较含糊的概念,只给出了一个定性的刻画。

另外需要注意的是,社区是一个子图,包含顶点和边。

下面我们以新浪微博用户对应的网络图为例,来介绍相应的社区发现算法。

这里在相互关注的用户之间建立连接关系,主要是为了简化模型,此时对应的图为无向图。

当然,我们也可以采用单向关注来建边,此时将对应有向图。

这个定义看起来很拗口,但通过层层推导,可以得到如下(4.2)的数学表达式。

定义中的随机网络也称为Null Model,其构造方法为:the null model used has so far been a random graph with the same number of nodes, the same number of edges and the same degree distribution as in the original graph, but with links among nodes randomly placed.注意,(4.2) 是针对无向图的,因此这里的m 表示无向边的条数,即若节点i 和节点j 有边相连,则节点(i, j) 对m 只贡献一条边。

标签传播算法(LPA)的做法比较简单:第一步: 为所有节点指定一个唯一的标签;第二步: 逐轮刷新所有节点的标签,直到达到收敛要求为止。

对于每一轮刷新,节点标签刷新的规则如下:对于某一个节点,考察其所有邻居节点的标签,并进行统计,将出现个数最多的那个标签赋给当前节点。

当个数最多的标签不唯一时,随机选一个。

注:算法中的记号N_n^k 表示节点n 的邻居中标签为k 的所有节点构成的集合。

SLPA 中引入了Listener和Speaker两个比较形象的概念,你可以这么来理解:在刷新节点标签的过程中,任意选取一个节点作为listener,则其所有邻居节点就是它的speaker 了,speaker 通常不止一个,一大群speaker 在七嘴八舌时,listener 到底该听谁的呢?这时我们就需要制定一个规则。

复杂网络的社区检测算法研究

复杂网络的社区检测算法研究

复杂网络的社区检测算法研究随着互联网和社交媒体的普及,人与人之间的联系日益紧密,形成了庞大而复杂的网络结构,如何有效地对这些网络进行社区检测成为了一个重要的研究领域。

社区检测是指将网络中的节点划分成若干个互不重叠的社区群体,使得社区内部联系紧密,社区间联系相对松散。

在社会学、生物学、信息学等领域中都有着广泛的应用。

复杂网络的社区检测算法分为无监督和有监督两类。

无监督的算法是指根据节点之间的结构和相互之间的关系来进行社区检测,而有监督的算法是指利用已经标注好的社区节点信息来进行有针对性的社区发现。

无监督算法主要有基于聚类的方法、基于模块划分和最大化似然估计等。

有监督算法则主要有非监督学习和半监督学习两种。

综合来看,目前较为常用的社区检测算法主要有以下几种:1. 物理模拟算法物理模拟算法主要依靠物理力学和动力学理论,通过模拟网络节点之间的相互作用以及节点的运动,来推演社区结构。

该算法的优点在于适用性非常广泛,不需要预先定义社区属性和数量,能够自适应地根据网络结构进行社区划分。

缺点则在于需要大量的计算资源和时间,同时对于大规模的网络划分效果不一定理想。

2. 聚类算法聚类算法是指将相似度高的节点聚集成同一个社区,计算相似度的方式可以采用距离、相似矩阵等方法。

其中最常用的聚类算法是k均值算法、DBSCAN算法和层次聚类算法。

聚类算法的优点在于实现简单,速度快,而且能够处理大规模网络,缺点则在于对于不同的距离度量方式和初始的聚类中心选择会产生不同的结果。

3. 模块度最优化算法模块度最优化算法是指最大化网络划分后社区之间的模块度值,即增加社区内部联系,减少社区之间的联系。

这种方法适用于任意大小的网络,具有较高的准确性。

其中最著名的算法是Louvain算法和GN算法,它们分别通过迭代优化来实现社区最大化。

此外,基于模块度的算法还有LPA算法、SA算法和ILOF算法等,它们通过不同的方式求解社区划分问题,能够优化不同的划分目标。

复杂网络中的社区检测算法研究

复杂网络中的社区检测算法研究

复杂网络中的社区检测算法研究一、引言在社交网络、生物网络、物流网络、通信网络等许多领域中,人们普遍观察到网络中存在着一些相关的物理、化学、生物、社会等性质。

网络中的节点(网站、人、蛋白质、公司)普遍形成社区,即节点间相互连接更加紧密,而不同社区之间的连接则非常稀少。

社区被定义为一组节点的集合,其中节点之间的联系比较紧密,而在集合之外则联系较少。

社区检测可以帮助我们更好地理解这些网络,从而预测节点之间的行为、他们对信息流动的影响以及最大化总体社区的效益等方面提供更多的理论指导。

二、研究背景社区检测的研究领域已经成为复杂网络分析研究领域中最活跃的方向之一。

复杂网络中的社区检测问题,实质上是将网络节点划分为若干个互不重叠的子集,每个子集内部节点之间的连通性强,而子集之间的联通性很弱。

其任务是找到一个划分,使得模块化得分最大,同时每个子集的规模也不能太小。

社区检测算法依赖于图形的特定性质,例如密度或连通性,已经被广泛用于社交网络、互联网、生物网络、通信网络等的分析中,尤其是在机器学习和数据挖掘领域中。

社区检测算法不仅可以揭示网络的内在结构和特性,同时也可以为社交网络推荐、个性化定向广告投放的数据处理和分析奠定基础。

三、社区检测算法社区是复杂网络的基本组成,因此研究社区检测算法已经成为复杂网络分析的一个热门研究方向。

目前的社区检测算法主要涵盖以下几种:(一)谱聚类算法该算法是通过计算网络的特征向量,实现各个节点的聚类。

谱聚类算法是发现聚类结构的强力工具。

该算法将图看作一个线性连接矩阵,即拉普拉斯矩阵,并将拉普拉斯矩阵的特征值和特征向量计算出来作为聚类的输入。

(二)模块度最大化算法最大化模块度是常用的社区检测策略。

该方法基于网络的度和社区间边的连接情况,寻找具有最高模块度的社区。

模块度定义了在社区中节点的连接程度比社区之间连接程度大的程度。

该算法通常基于基于启发式的贪婪算法(例如,Louvain算法)。

(三)标签传递算法标签传递算法是最为普及的社区检测算法之一,该算法从每个节点的标签开始,并通过传递标签来实现社区检测。

第7章免疫算法

第7章免疫算法

第7章免疫算法免疫算法(Immune Algorithm)是一种模拟人体免疫系统中免疫响应与进化过程的智能优化算法。

它作为一种新颖的和优化算法,可以用于求解许多实际问题,如工程设计、数据挖掘、图像处理等。

免疫算法的研究主要依据人体免疫系统的原理和特性,将免疫系统中的关键概念和过程转化为算法运算。

本章将介绍免疫算法的基本原理、算法流程和应用领域。

免疫系统是人体在抵抗病毒、细菌等有害入侵物质的过程中发挥重要作用的生理系统。

它具有识别和消灭外来入侵物质的能力,并具有自我保护和自主进化的特点。

免疫算法基于人体免疫系统的这些特性,通过模拟免疫细胞的选择、克隆和进化过程,实现对复杂优化问题的和解决。

免疫算法的基本原理包括:群体多样性、记忆机制和进化演化。

群体多样性指的是免疫系统中存在多种不同类型的免疫细胞,以应对不同种类的入侵物质。

免疫算法通过模拟不同类型的抗体和克隆选择过程,保持算法中个体的多样性,增加优化的广度和深度。

记忆机制指的是免疫细胞对入侵物质的记忆,以便在下次出现相似入侵物质时更加迅速和有效地进行响应。

免疫算法通过引入记忆机制来避免过程中重复生成已经出现的个体。

进化演化是免疫系统中个体的选择、复制和演化过程,通过自我适应和自我进化来提高整体的适应性和生存能力。

免疫算法通过模拟这些进化过程,不断更新并优化空间中的个体。

免疫算法的具体流程可以分为初始化阶段、选择阶段、演化阶段和终止条件判断阶段。

在初始化阶段,算法根据问题的特点和约束条件,生成一定数量的初始个体。

在选择阶段,根据个体适应度评价,选择出一定数量的个体作为新的种群。

在演化阶段,通过克隆、突变等操作,生成新的个体,并将它们加入到种群中。

在终止条件判断阶段,根据预设的终止条件判断是否结束算法的运行。

免疫算法的应用领域非常广泛。

在工程设计领域,免疫算法可以用于寻找最优的结构参数、优化控制策略等问题。

在数据挖掘领域,免疫算法可以用于分类、聚类和关联规则挖掘等问题。

Immune genetic algorithm for weapon-target assignment problem

Immune genetic algorithm for weapon-target assignment problem
Zhenjiang 212003,China 2. Key Laboratory of Intelligent Information Processing, Institute of Computing Technology, The
Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080,China E-mail:gao_shang@
k =1
j =1
i=1
K
∑ s.t. nk = T
(2)
k =1
T
∑ xij = 1 , i = 1,2,",W
(3)
j =1
xij ∈ {0,1}, i = 1,2,",W , j = 1,2,",T (4)
where xij is a Boolean value indicating whether the
Abstract
An Immune Genetic Algorithm (IGA) is used to solve weapon-target assignment problem (WTA). The used immune system serves as a local search mechanism for genetic algorithm. Besides, in our implementation, a new crossover operator is proposed to preserve good information contained in the chromosome. A comparison of the proposed algorithm with several existing search approaches shows that the IGA outperforms its competitors on all tested WTA problems.

快速近似最近邻算法

快速近似最近邻算法

快速近似最近邻算法最近邻算法(Nearest Neighbor Algorithm)是一种常用的机器学习算法,用于分类和回归问题。

它的基本思想是找到与目标样本最接近的训练样本,并将其标签作为目标样本的预测结果。

但是,当训练集非常大时,最近邻算法的计算复杂度会变得非常高,这就需要使用快速近似最近邻算法来提高算法的效率。

快速近似最近邻算法(Approximate Nearest Neighbor Algorithm)通过牺牲一定的精确性来换取更高的计算效率。

它的核心思想是利用数据结构或近似算法来降低搜索空间,从而减少计算量。

下面介绍几种常用的快速近似最近邻算法。

1. 局部敏感哈希(Locality Sensitive Hashing,简称LSH)是一种常用的快速近似最近邻算法。

它的基本原理是将高维数据映射到低维空间,通过哈希函数将相似的数据映射到相同的桶中,从而加快相似度搜索的速度。

LSH算法可以在保证一定的查询精度的同时,大大减少计算量,适用于大规模数据集的近似最近邻搜索。

2. 近似最近邻树(Approximate Nearest Neighbor Tree,简称ANN Tree)是一种基于树结构的快速近似最近邻算法。

它通过构建一棵多层的树结构,将训练样本划分到不同的叶节点中,并记录每个叶节点的中心点。

在查询时,通过比较查询样本与每个叶节点中心点的距离,可以快速确定查询样本的搜索路径,从而提高搜索效率。

3. 近似最近邻图(Approximate Nearest Neighbor Graph,简称ANN Graph)是一种基于图结构的快速近似最近邻算法。

它通过构建一个图结构来表示训练样本之间的相似度关系,从而实现最近邻的快速搜索。

在构建ANN图时,可以使用不同的近似算法,如k-means算法或最大最小平均聚类算法,来降低计算复杂度。

4. 近似最近邻线性搜索(Approximate Nearest Neighbor Linear Search)是一种简单但有效的快速近似最近邻算法。

改进的决策树算法在入侵检测中的应用

改进的决策树算法在入侵检测中的应用

( C o l l e g e o f C o mp u t e r S c i e n c e , Q u f u N o r ma l U n i v e r s i t y , R i z h a o 2 7 6 8 2 6 , C h i n a )
Ab s t r a c t : I n o r d e r t o i mp r o v e t h e s p e e d a nd d e t e c i t o n r a t e o f t h e i n t r u s i o n d e t e c t i o n s y s t e m f o r d e t e c i t n g he t i n t us r i o n, n e e d t o i n t r o d u c e
b e ae r a l g o r i h ms t o r i mp r o v e t h e e x i s in t g a l g o it r h ms . I n t r u s i o n d e t e c t i on r e q u i r e s he t a b i l i t y t o q ui c k l y a n d a c c u r a t e l y d e t e c t a v a r i e t y o f i n -
预期 的结果 。
关键 词 : 入侵 检测 ; 决策 树算 法 ; 入侵行 为
中图 分类 号 : T P 3 0 1 . 6 文献标 识码 : A 文章 编号 : 1 6 7 3 - 6 2 9 X( 2 0 1 4 ) 0 l - 0 1 5 1 - 0 4
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 3 — 6 2 9 X. 2 0 1 4 . 叭. 0 3 9

免疫算法简单例子

免疫算法简单例子

免疫算法简单例子
免疫算法(Immune Algorithm)是以免疫系统的自我保护机制为
基础,通过模拟人类免疫系统的功能和行为来进行问题求解的一种启
发式算法。

免疫算法可以应用于多领域,如图像处理、模式识别、数据挖掘、网络安全等。

举个简单的例子,假设我们需要对一组数据进行聚类分析,免疫算法可以利用免疫系统的记忆特性,自适应地调整所维护的
抗体库,使得抗体库中的抗体能够更好地适应实际数据。

在聚类分析的过程中,免疫算法首先初始化一些随机的抗体,然
后在每次迭代中根据适应度函数筛选出一些较优的抗体,更具体地说,筛选标准为根据当前聚类结果的目标函数值,挑选出距离较远、差异
较大的抗体。

经过一定的变异和克隆操作后,新的抗体被加入到抗体
库中。

这样,随着不断地迭代,抗体库中的抗体不断更新,优化了聚
类结果。

总之,免疫算法是一种具有很强鲁棒性和自适应能力的算法,对
于许多复杂问题的求解具有很高的效率和准确性,近年来备受学术界
和工业界研究者的关注。

基于社区检测算法的社交网络中重要节点识别

基于社区检测算法的社交网络中重要节点识别

基于社区检测算法的社交网络中重要节点识别社交网络已经成为了人们生活中不可或缺的一部分,在社交网络中有非常多的节点,有一些节点是非常重要的,它的存在与否会对网络造成重大的影响,于是在社交网络分析领域,重要节点识别便成为了研究的焦点之一。

社区检测算法是一种经典的社交网络分析方法,旨在找到网络中具有同质性的节点群集。

社区检测算法的目标是将网络划分为若干社区,使得同一社区中的节点更加紧密地连接在一起,不同社区之间的联系则相对较少。

社区检测算法有很多,比如Modularity、Leiden、Label Propagation、Louvain等等。

社区检测算法的基本思想是利用网络的数据结构,将网络划分成若干个簇。

网络中的节点被视为顶点,在节点之间的连通性被视为边或权重。

社区检测算法的输入是关系网络,输出是将这些节点组织成若干社区(或簇)。

社区是由具有共同属性的节点组成的,即在社区中的节点具有相似的特征。

然而,社区检测算法只能找出网络中社区(簇),并不能找出网络中的重要节点。

因此研究人员提出了一些基于社区检测算法的重要节点识别方法。

一种典型的方法是通过计算社区中节点之间的度数之和来识别重要节点。

度数是社交网络中一个节点的邻居节点数,如果一个节点的邻居数量很大,则说明这个节点是比较重要的。

因此,将社区中所有节点的度数相加,可以求出这个社区的度数中心点。

度数中心节点是具有最大度数的节点,通常来说这个节点就是社区的中心节点,也是整个网络的重要节点。

另一种方法是通过计算节点的介数中心性来识别重要节点。

节点的介数中心性旨在度量节点在网络中的控制能力。

介数中心性越高的节点意味着该节点对网络中的信息流的控制能力越强。

在社交网络中,这些介数中心节点通常是关键人物和具有重要资源的个人,比如一些企业家、大V、政治精英等等。

还有一种方法是利用节点在社区中的地位来识别重要节点。

这种方法将节点的地位作为识别重要节点的标准,比如对那些被大多数人关注、表示同情或是共鸣、有超过一定数量的粉丝、发布的信息被广泛传播的节点等等,作为确定推广对象的标准,这些节点被视为社区中的“核心用户”或“明星节点”。

人工智能如何实现恶意代码检测

人工智能如何实现恶意代码检测

人工智能如何实现恶意代码检测随着互联网的发展,计算机病毒、恶意软件等安全威胁逐渐加强并变得更加难以检测。

在这样的环境下,人工智能技术逐渐应用到了安全领域当中,成为了一种新的检测恶意代码的方式。

本文将探讨人工智能如何实现检测恶意代码,以及当前人工智能在恶意代码检测方面面临的挑战。

一、人工智能如何实现检测恶意代码1.数据清洗和特征提取在使用人工智能技术检测恶意代码前,需要先进行数据清洗和特征提取。

对于每一个样本,需要将其中的恶意代码进行分类,并将代码特征提取出来。

这是后续检测的基础。

2.机器学习机器学习是实现检测恶意代码的一种重要手段。

通过训练机器学习模型,可以更准确地判断恶意代码。

常用的机器学习方法有朴素贝叶斯、支持向量机和随机森林等。

3.深度学习深度学习依靠神经网络训练模型,可以有效地检测恶意代码。

通过对网络流量、文件内容等数据进行深度学习,可以识别大量未知的恶意代码。

二、当前人工智能在恶意代码检测方面面临的挑战1.缺乏标准数据集恶意代码的种类繁多,但有关恶意代码的标准数据集却相对匮乏,而人工智能的模型需要通过大量数据进行训练。

因此,缺乏标准数据集成为了当前人工智能在检测恶意代码方面的一大挑战。

2.恶意代码的逃避能力随着恶意代码技术的不断发展,越来越多的恶意代码具有针对人工智能检测的逃避能力。

一些恶意代码甚至可以识别出自己被检测,并采取相应的对策来逃避检测,这给人工智能带来了很大的挑战。

3.误报率高人工智能在检测恶意代码时,容易出现误报。

这对于用户来说造成的影响是非常不利的。

因此,在提高检测准确率的同时,减少误报率是人工智能检测恶意代码必须解决的问题之一。

三、总结随着技术的不断发展,人工智能在检测恶意代码方面逐渐成为了一种重要的手段。

但是,由于现有技术的限制,人工智能在恶意代码检测方面仍面临着很多的挑战和困难。

相信随着技术的不断进步,这些问题也会逐渐得到解决。

ssdeep算法原理

ssdeep算法原理

ssdeep算法原理ssdeep算法,全称为“similarity digest algorithm”,是一种用于文件比较和识别的算法。

其独特的原理和优越的性能使得它在各种网络安全应用中得到广泛应用,例如恶意软件检测、文件完整性验证等等。

在这篇文章中,我们将会深入探讨ssdeep算法的原理和实现方式。

一、ssdeep算法的原理ssdeep算法的原理基于simhash和n-gram算法,用于计算两个文件的相似度。

首先,它对文件进行了n-gram分析,将文件内容转化为一组固定长度的分片。

然后,对于每一组分片,计算一个hash值,这个hash值代表了该分片的内容。

最后,将所有分片的hash值组合,形成一个fuzzy hash效应,用于比较两个文件之间的相似度。

与传统的hash方法不同,fuzzy hash可以容忍文件中的一定程度的修改和变化,使得它对于恶意软件的检测等应用更为适用。

二、ssdeep算法的实现方式ssdeep算法的实现相对简单,通常分为以下几个步骤:1、将文件内容分割成预定长度的分片。

ssdeep算法通常采用的长度为2、3、4、5的n-gram分析,即将文件内容按照2、3、4、5个字符为一组,划分为多个分片。

2、对每一组分片进行hash计算。

ssdeep算法采用的是类似MD5的hash算法,例如CRC32等,用于计算每个分片的hash值。

3、对所有分片的hash进行合并。

ssdeep算法将所有分片的hash值组合起来,形成一个fuzzy hash效应。

具体的合并方法是,对于每种hash算法,将每个分片的hash值进行加权并求和,得到每类hash的加权总和。

然后,将所有hash的加权总和进行拼合,形成一个fuzzy hash值,用于比较两个文件的相似度。

4、使用ssdeep比较两个文件的相似度。

将两个文件的fuzzy hash进行比较,得到一个相似度的评分,用于判断两个文件间的关系。

三、ssdeep算法的优缺点ssdeep算法的优点在于,它可以快速、准确地比较两个文件的相似度。

网络恶意代码检测与清除的关键技术

网络恶意代码检测与清除的关键技术

网络恶意代码检测与清除的关键技术随着互联网的广泛应用,网络安全问题逐渐成为人们关注的焦点。

恶意代码是网络安全中的一大威胁,其可以通过植入恶意软件、病毒等方式侵入用户设备,给个人、企业等带来严重的损失。

因此,网络恶意代码的检测与清除成为了重要的技术任务。

本文将介绍网络恶意代码检测与清除的关键技术。

一、恶意代码检测技术1. 签名检测法签名检测法是一种常见的恶意代码检测方法,它通过将恶意代码的特征制作成特定的签名,然后对系统中的文件进行匹配,从而判断是否存在恶意代码。

这种方法的优点是检测准确率高,但缺点是对于新型的未知恶意代码无法有效识别。

2. 行为检测法行为检测法通过监控运行时的行为,判断是否有恶意代码的活动。

它不依赖恶意代码的特定特征,而是关注其不良行为,如改变系统设置、窃取用户信息等。

行为检测法适用于对未知恶意代码进行检测,但其准确率相对较低,易产生误报。

3. 启发式检测法启发式检测法是一种结合了签名和行为检测的方法。

它通过分析恶意代码常见的行为模式和特征,结合启发式的方法进行检测。

启发式检测法能够对新型的恶意代码进行有效识别,但也容易产生误报。

二、恶意代码清除技术1. 隔离与移除当系统检测到恶意代码存在时,一种常见的清除方法是将恶意代码隔离并彻底删除。

这可以通过断开与恶意代码的连接、删除相关文件或进程等方式实现。

隔离与移除技术能够有效地清除已知的恶意代码,但对于未知的恶意代码清除效果有限。

2. 引导式清除引导式清除是一种通过启动预先定义好的引导扫描程序,在系统启动时对系统进行全面检测和清除的方法。

这种方法能够在系统启动前发现和清除恶意代码,提高清除效果。

但对于一些隐秘的恶意代码,引导式清除可能会失效。

3. 恢复到安全状态当系统遭受恶意代码攻击时,清除恶意代码之后,恢复到安全状态也是一种重要的清除技术。

这包括修复受损的文件、恢复系统设置等。

恢复到安全状态的技术能够避免恶意代码对系统的长期影响。

总结:网络恶意代码检测与清除的关键技术包括签名检测法、行为检测法和启发式检测法等。

边缘计算技术的冗余检测与冗余删除策略

边缘计算技术的冗余检测与冗余删除策略

边缘计算技术的冗余检测与冗余删除策略边缘计算是一种将数据处理和存储转移到网络边缘的技术,它通过将计算任务分布到边缘节点上,可以减少数据传输的延迟和带宽占用。

然而,在边缘计算环境下,由于资源受限和网络条件的不稳定性,冗余数据的存在可能会导致资源浪费和性能下降。

因此,冗余数据的检测和删除是边缘计算中一个重要的问题。

冗余数据指的是在边缘计算环境中存在多个副本的相同数据。

这可能是由于网络中断、节点故障或数据发布出现错误等原因导致的。

为了减少冗余数据的存在,我们需要有效的冗余检测和删除策略。

在边缘计算中,冗余检测的目标是识别出那些重复存在的数据。

常见的冗余检测方法包括哈希算法和比特位映射。

哈希算法通过计算数据的哈希值来判断是否有相同的数据存在。

比特位映射则使用一个定长的比特位数组来表示数据集中的数据,并将数据的指纹映射到相应的比特位上。

当多个数据的指纹映射到同一个比特位上时,我们可以确定这些数据是重复的。

冗余删除策略是在进行冗余检测后,根据不同情况选择性地删除冗余数据。

一种常见的删除策略是保留最新版本的数据,并删除旧版本的数据。

这是因为对于实时性要求较高的数据,保留最新版本可以确保数据的准确性。

另一种策略是保留数据的最优副本,并删除其他副本。

最优副本可以根据一些指标选择,如距离用户最近的副本、性能最好的副本等。

除了上述方法,还可以采用数据去重技术来删除冗余数据。

数据去重是指在相同或相似的数据中只保留一份,并通过引用链接将其他副本指向该数据。

这种技术可以大大减少存储空间的占用,提高数据存储的效率,并减少冗余数据的存在。

另外,冗余检测和删除的效率也是需要考虑的因素。

边缘计算环境通常具有资源受限和网络不稳定的特点,因此需要高效的算法和策略来进行冗余检测和删除。

一种常见的提高效率的方法是将计算任务下发到边缘节点进行本地处理,减少数据传输时间。

同时,可以采用增量计算和增量更新的方式来避免对全部数据进行重新计算,从而降低计算复杂度。

repeatededitednearestneighbours算法

repeatededitednearestneighbours算法

Repeated Edited Nearest Neighbors (RENN)是一种用于数据清洗和特征选择的分类算法。

它是Edited Nearest Neighbors (ENN)算法的扩展。

RENN算法通过反复应用ENN算法来从数据集中移除被错误分类的实例。

RENN算法的基本步骤如下:
1. 从原始数据集开始。

2. 使用选定的分类器对数据集中的每个实例进行分类。

3. 找出被错误分类的实例。

4. 对于每个被错误分类的实例,找出它所属类别中的最近邻实例。

5. 如果该实例被至少两个正确分类的实例包围,则将其移除。

6. 重复步骤2-5,直到无法再移除更多被错误分类的实例,或者达到预设的迭代次数。

RENN算法旨在通过逐步移除可能影响分类器性能的被错误分类实例来提高数据集的质量。

通过反复应用ENN算法,RENN有助于细化数据集,并提高其分类准确性。

RENN在处理噪声数据集或具有重叠类别的数据集时特别有用。

它有助于消除噪声样本,减少误分类的可能性,从而实现更好的泛化能力和改善分类器的性能。

需要注意的是,RENN只是数据清洗和特征选择中众多算法之一。

根据具体问题和数据集特征,还可以考虑其他算法,如k最近邻(k-Nearest Neighbors,k-NN)或其他基于最近邻的方法的变体。

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Gong MG,Zhang LJ,Ma JJ et munity detection in dynamic social networks based on multiobjective immune algorithm.JOURNAL OF COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY27(3):455–467May2012.DOI10.1007/s11390-012-1235-yCommunity Detection in Dynamic Social Networks Based on Multiobjective Immune AlgorithmMao-Guo Gong(公茂果),Senior Member,CCF,Member,ACM,IEEE,Ling-Jun Zhang(张岭军),Jing-Jing Ma(马晶晶),and Li-Cheng Jiao(焦李成),Senior Member,CCF,IEEEKey Lab of Intelligent Perception and Image Understanding of Ministry of Education,Xidian University Xi’an710071,ChinaE-mail:gong@;lingjun528@;jjma@;lchjiao@Received August29,2011;revised December13,2011.Abstract Community structure is one of the most important properties in social networks,and community detection has received an enormous amount of attention in recent years.In dynamic networks,the communities may evolve over time so that pose more challenging tasks than in static munity detection in dynamic networks is a problem which can naturally be formulated with two contradictory objectives and consequently be solved by multiobjective optimization algorithms.In this paper,a novel multiobjective immune algorithm is proposed to solve the community detection problem in dynamic networks.It employs the framework of nondominated neighbor immune algorithm to simultaneously optimize the modularity and normalized mutual information,which quantitatively measure the quality of the community partitions and temporal cost,respectively.The problem-specific knowledge is incorporated in genetic operators and local search to improve the effectiveness and efficiency of our method.Experimental studies based on four synthetic datasets and two real-world social networks demonstrate that our algorithm can not onlyfind community structure and capture community evolution more accurately but also be more steadily than the state-of-the-art algorithms.Keywords community detection,community evolution,multiobjective optimization,evolutionary algorithm,social net-work1IntroductionIn recent years,the research on social networks is becoming more and more important.Especially,their time-evolving version,dynamic networks are attracting increasing interest due to their great potential in cap-turing natural and social phenomena over time[1].As an example,the evolution of informal groups within a large organization can provide insight into the organi-zation’s global decision-making behaviour.Social networks are usually represented by graphs where nodes represent individuals and edges repre-sent relationships and interactions among individuals. Based on this graph representation,there has been a large body of work on analyzing communities in static social networks,but only a few studies examined the dy-namics of communities in evolving social networks.Pre-vious studies usually adopt two-step approach where first static analysis is applied to the snapshots of the social network at different time steps,and then com-munity evolution is introduced afterward to interpret the change of communities over time[2].However,data from real-world networks are ambiguous and subject to noise.Under such scenarios,if an algorithm extracts community structure for each time step independently of other time steps,it often results in community struc-ture with high temporal variation[3].Some more recent studies attempted to unify the processes of community extraction and evolution ex-traction by using certain heuristics,such as regulariz-ing temporal smoothness.This idea comes from a new kind of clustering concept called evolutionary cluster-ing which has been proposed to capture the evolutio-nary process of clusters in temporal data[4].This frame-work assumes that the structure of clusters significantly changing in a very short time is less desirable,and so it tries to smooth out each community over time.Several methods offinding communities and their evolutions inRegular PaperThis work was supported by the National High Technology Research and Development863Program of China under Grant No. 2009AA12Z210,the Program for New Century Excellent Talents in University of China under Grant No.NCET-08-0811,the Program for New Scientific and Technological Star of Shaanxi Province of China under Grant No.2010KJXX-03,and the Fundamental Research Funds for the Central Universities of China under Grant No.K50510020001.©2012Springer Science+Business Media,LLC&Science Press,Chinaput.Sci.&Technol.,May2012,Vol.27,No.3dynamic networks using this idea have been proposed successively,which will be described in Section2.These methods try to maximize cluster accuracy,with respect to incoming data of the current time step,and minimize cluster drift from one time step to the successive one. In order to optimize both these two competing objec-tives,an input parameter that controls the preference degree of a user towards either the snapshot cost or the temporal cost is needed.In[5],Folino et al.formu-lated the community detection in dynamic networks as a multi-objective optimization problem to avoidfixing the parameter in advance.They adopted a multiobjec-tive genetic algorithm to optimize the two objectives Community Score(CS)and Normalized Mutual Infor-mation(NMI)simultaneously.Following this work,in this paper,we introduce a novel multiobjective immune algorithm with local search to solve the community de-tection problem in dynamic networks.Experimental studies on synthetic datasets and real-world datasets demonstrate the effectiveness of our -pared to the state-of-the-art algorithms,our algorithm can discover the community structure and their evolu-tions more accurately.The rest of the paper is organized as follows.Sec-tion2describes related work.Section3describes the formulation and the basic framework evolutionary clus-tering.Section4describes the proposed multiobjective community detection algorithm.Experimental studies are presented in Section5.The concluding remarks are given in the last section.2Related WorkDetecting communities is becoming an important re-search topic in social network analysis,web community analysis,applied physics,computer vision,machine learning,etc.In recent years,many effective static net-work detection approaches have been proposed by re-searchers successively.Girvan and Newman proposed a divisive algorithm that uses edge betweenness as a met-ric to identify the boundaries of communities[6-7].The algorithm is most popular and historically important. However,the algorithm makes heavy demands on com-putational resources,afterwards Newman proposed an-other fast algorithm based on the greedy optimization of the quantity known as modularity[8].Later,Duch and Arenas proposed a new divisive algorithm that op-timizes the modularity using a heuristic search based on the Extremal Optimization(EO)algorithm[9].And other classic community detection algorithms based on modularity can be found in[10].Thefirst algorithm thatfinds both overlapping communities and the hie-rarchical structure was proposed by Lancichinetti et al.[11]Du et al.presented a faster algorithm ComTector which is more efficient for the community detection in large complex networks based on the nature of overlap-ping cliques[12].Recently,finding communities and their evolutions in dynamic networks has gained more and more atten-tion.Kumar et al.studied the evolution of the blo-gosphere as a graph in terms of the change of chara-cteristics,the change of communities,as well as the burstiness in blog community[13].Leskovec et al.stu-died the patterns of growth for graphs in variousfields and proposed generators that produce graphs exhibit-ing the discovered patterns[14].Palla et al.analyzed a co-authorship network and a mobile phone network, where both networks are dynamic,by using the clique percolation method(CPM)[15].Asur et al.introduced a family of events on both communities and individuals to characterize evolution of communities[16],and so on.There are some recent studies on evolutionary clus-tering that are closely related to our work.Chakrabarti et al.proposed thefirst evolutionary clustering method as the problem of clustering data coming at different time steps to produce a sequence of clusterings[4].It should take care of two potentially conflicting criteria: the current clustering should reflect as accurately as possible the data coming during the current time step; at the same time,the clustering should not shift dra-matically from one time step to the successive.This framework assumes that the abrupt change of clus-tering in a short time period is not desirable,thus it smooths out each community over time by incorporat-ing temporal smoothness at each time step.Based on the idea of evolutionary clustering,Sarkar and Moore proposed a dynamic method that embeds nodes into latent spaces where the locations of the nodes at con-secutive time steps are regularized so that dramatic change is unlikely[17].Chi et al.proposed an evo-lutionary version of the spectral clustering algorithm. They used graph cut as a metric for measuring com-munity structure and community evolution[18].Lin et al.extended the graph-factorization clustering(GFC) and proposed the FacetNet algorithm[3]for analyzing dynamic communities.In their algorithm,an itera-tive algorithm is guaranteed to converge to(local)op-timal solutions by the monotonic decrease of the cost function.Ahmed and Xing extended temporal dirich-let process mixture model for clustering problem for documents[19].Tang et ed joint matrix factoriza-tion method to discover the community evolution[20]. Kim and Han proposed a particle-and-density based evolutionary clustering method able to deal with a variable number of communities between different time steps.The method introduces the concept of nano-community and l-clique-by-clique(l-KK)to discover a variable number of communities that can evolve,form,Mao-Guo Gong et al.:Community Detection Based on Immune Algorithm457and dissolve[21].In fact,the detection of community structure with temporal smoothness can be formulated as a multi-objective optimization problem.Thefirst objective is the maximization of the community quality,which measures how well the community structure found rep-resents the network at the current time.The sec-ond objective is the minimization of the temporal cost, which measures the distance between two community structures at consecutive time steps.Thus,Folino et al.proposed a dynamic multiobjective genetic algo-rithm(DYN-MOGA)to discover communities in dy-namic networks by employing genetic algorithm.The two objectives to be optimized are formulated as Com-munity Score and NMI[5].Another work is by Kim who proposed adaptive integration of multiobjective evolu-tionary algorithms based on NSGA-II particularly for online social network clustering[22].3Formulation3.1NotationThe dynamic network G is defined as a sequence of networks G t(V t,E t),i.e.,G={G1,G2,...,G T},where V t is a set of objects,each v i∈V t represents an indi-vidual and each edge v ij∈E t denotes the presence of interactions between v i and v j.We use G t in the graph to represent the snapshot of the network N t at time t.Let S t={C1t,C2t,...,C k t}denote the community structure of the network N t at time t where C i t denotes the i-th community at time t.3.2Evolutionary ClusteringIn order to analyze communities and their evolutions in a unified process,we use the community structure at time t−1to regularize the community structure at time t.This framework isfirst proposed by Chakrabarti et al.to cluster dynamic data[4].At each time step a new clustering must be produced by simultaneously optimiz-ing two conflicting criteria.Thefirst is that the clus-tering should reflect as accurately as possible the data coming during the current time step.The second is that each clustering should not shift dramatically from one time step to the successive.In order to satisfy the second condition,the temporal smoothness is defined to smooth out each community over time.Thus the cost function consisting of two parts is defined as follows: Cost=α×SC+(1−α)×TC,(1) where,the snapshot cost SC measures how well a com-munity structure S t represents the network at time t.The temporal cost TC measures how similar the community structure S t is with the previous community structure S t−1.The parameterαis set by the user to control the level of emphasis on each part of the total cost.Whenα=1,the framework returns the clustering without temporal smoothing.Whenα=0,however,it produces the same clustering results with the previous time step,i.e.,S t=S t−1.Because of the better efficiency of evolutionary clus-tering,several representative frameworks for dynamic community detection have adopted this concept,which demonstrates it is very effective for community iden-tification in dynamic social networks.Therefore,the multiobjective community detection algorithm in dy-namic social networks proposed in this paper also bor-rows this idea.However,we try to optimize both the snapshot cost and the temporal cost without the need tofix the control parameterα,which will be described in the following sections.3.3Multiobjective OptimizationMultiobjective optimization seeks to optimize a vec-tor of functions,F(x)=(f1(x),f2(x),...,f k(x))T(2)subject tox=(x1,x2,...,x m)∈Ω,where x is called the decision vector,andΩis the fea-sible region in decision space.Considering a maximization problem for each objec-tive,it is said that a decision vector x A∈Ωdominates another vector x B∈Ω(written as x A x B)if and only if∀i=1,2,...,k f i(x A) f i(x B)∧∃j=1,2,...,k f j(x A)>f j(x B).(3) We say that a vector of decision variables x∗∈Ωis a Pareto-optimal solution or nondominated solution if there does not exist another x∈Ωsuch that x x∗.Then the Pareto-optimal set is defined asP∗ {x∗∈Ω|¬∃x∈Ω,x x∗}.So the Pareto-optimal set is the set of all Pareto-optimal solutions.The corresponding image of the Pareto-optimal set under the objective function space PF∗ {F(x∗)=(f1(x∗),f2(x∗),...,f k(x∗))T|x∗∈P∗}(4) is called the Pareto-optimal front.The aim of a multiobjective optimization algorithm is tofind a set of Pareto-optimal solutions approximating the true Pareto-optimal front.put.Sci.&Technol.,May2012,Vol.27,No.3 In the last few years,many efforts have been de-voted to the application of evolutionary computationto the development of multiobjective optimization al-gorithms.So far,a variety of multiobjective optimiza-tion algorithms have been proposed[24-28].We also pro-posed a multiobjective optimization algorithm,namedNondominated Neighbor Immune Algorithm(NNIA)in[29].NNIA adopts a novel nondominated neighbor-based selection technique,an immune inspired opera-tor,two heuristic search operators,and elitism.It turnsout that NNIA is a very effective method for the mul-tiobjective optimization problems by a mass of experi-ments.Because of its good performance,the proposeddynamic multiobjective community detection algorithmis based on NNIA,which will be described in the nextsection.4Proposed Community DetectionAlgorithm Based on NNIA4.1Objective FunctionsAn important issue in community detection is howto quantitatively measure the quality of the communitypartitions.A quantitative definition,network modu-larity,proposed by Grivan and Newman[7],has beenproved to be an effective objective function to detectcommunities in recent studies.The modularity of apartition of a network can be written asQ=ms=1lsL−ds2L2,(5)where the sum is over the m communities of the parti-tion,l s is the number of links inside the s-th community, L is the total number of links in the network,and d s is the total degree of the nodes in the s-th community. Thefirst term of the summand in(4)is the fraction of edges inside a community,the second term is the expected value of the fraction of edges that would be in the network if edges fall at random without regard to the community structure.If the number of within-community edges is no better than random,we will get Q=0.While the value Q=1,which is the maximum, indicates a strong community structure obtained[7].As described in Subsection3.2,the cost function is com-posed by the two competing objectives.Thefirst ob-jective is the snapshot cost which measures how well a community structure S t represents the data at time t.And modularity which not only maximizes the num-ber of connections inside one community but also mini-mizes the number of links between the communities is the right objective function that we need.The second objective function is the temporal cost which measures how similar the community structure S t is with the previous community structure S t−1.Thus we use NMI which estimates the similarity between two communities as the second objective function to maxi-mize.NMI is a similarity measure proved to be reliable by Danon et al.[30]Given two partitions A and B of a network in communities,let C be the confusion matrix whose element C ij is the number of nodes of commu-nity i of the partition A that are also in the community j of the partition B.NMI(A,B)is defined asNMI(A,B)=−2CAi=1CBj=1C ij log(C ij n/C i.C.j)CAi=1C i.log(C i./n)+CBj=1C.j log(C.j/n),(6)where C A(C B)is the number of groups in the parti-tioning A(B),C i.(C.j)is the sum of the elements of C in row i(column j),and n is the number of nodes.From(5),we can know that if A=B,NMI(A,B)=1and ifA andB are completely different,NMI(A,B)=0.In this study,these two objectives to be optimized should be maximized simultaneously.4.2RepresentationThe locus-based adjacency representation(LAR) proposed by Park and Song[31]is adopted in this study. In this graph-based representation,an arbitrary indi-vidual g in the population consists of n genes,in which each gene corresponds to a node in the network and n denotes the total number of nodes in this network. And each gene i can take an arbitrary allele value j in the range{1,2,...,n},which means a link between nodes i and j existing in the corresponding graph G of individual g.This also means nodes i and j will be in the same community in the network.In the decod-ing step,it is necessary to identify all the components of the corresponding graph.The nodes belonging to the same component are assigned to the same commu-nity.A main advantage of this representation is that the number k of clusters is automatically determined by the number of components contained in an individual and determined by the decoding step[32].In addition, the decoding process can be done in a linear time as shown in[33],which illustrates this encoding schema is very effective for community detection.The LAR repre-sentation and the corresponding encoded genotype are shown in Fig.1.Fig.1.Illustration of the locus-based adjacency presentation.Mao-Guo Gong et al.:Community Detection Based on Immune Algorithm4594.3Population InitializationIf an individual is randomly generated,some compo-nents in its corresponding graph G may be disconnected in the original network N,which also means G may be not a subgraph of N.Thus our initialization process takes in account the effective connections of the nodes in the network.For example,if an individual could contain an allele value j in the i-th position,where i must be one of neighbors of node i,i.e.,there is a link between nodes i and j in its corresponding graph G. So we can guarantee the generated individuals are safe enough to avoid the meaningless divisions of the origi-nal network.Some special operators,such as proportional cloning, uniform crossover and mutation used in our algorithm will be described in detail in the following subsections.4.4Main Loop of the Proposed AlgorithmThe main loop of the dynamic multiobjective com-munity detection algorithm based on NNIA with local search,termed as DYN-LSNNIA will be given in this subsection.In order to solve the problem of commu-nity detection in dynamic social networks,we should deal with the network at the initial time stepfirstly. Because there is no history information at time step1, that is to say the temporal cost is zero,the network at time step1can be clustered without smoothing.So it needs to optimize only thefirst objective function, i.e.,modularity,which is equivalent to the problem of single multiobjective optimization.As far as we know, GA-Net proposed by Pizzuti is an effective algorithm to discover communities in social networks by employing genetic algorithm[32].Thus the new algorithm adopts GA-Net to process the initial network at time step1, however,the objective function to be optimized is re-placed by the modularity which is used in our algo-rithm.The main framework of the algorithm is as fol-lows.Algorithm1.DYN-LSNNIAInput:T(number of the time steps),{G1,G2,...,G T} (sequence of dynamic network).Output:{S1,S2,...,S T}(sequence of community structure found in the dynamic network).Step1:Generate the initial clustering S1={C11,C21, ...,C k1}of the network G1with GA-Net.Setts=1.Step2:If ts T is satisfied,export the sequence of net-work{S1,S2,...,S T}as the output,stop;oth-erwise,go to Step3.Step3:Use the procedure of the revised NNIA adapted for community detection to process the networkG ts at time step ts.During this procedure,selectthe dominant population D t in each generation.Step4:Perform the local search on the selected indivi-duals in D t to generate the new dominant popu-lation D t.Update the dominant population withD t.And thenfinish the other operations accord-ing the steps of the revised NNIA.Step5:Select the solution on the Pareto front,which has the maximum Community Score at the endof time step ts.Decode the selected indi-vidual to get the community structure S ts={C1ts,C2ts,...,C k ts}of the network G ts.Step6:ts=ts+1,and then return to Step2.4.5Proportional CloningIn this study,the proportional cloning T C on the active population A={a1,a2,...,a|A|}is defined as T C(a1+a2+···+a|A|)=T C(a1)+T C(a2)+···+T C(a|A|)={a11+a21+···+a q11}+{a12+a22+···+a q22}+···+ {a1|A|+a2|A|+···+a q|A||A|},(7) whereT C(a i)={a1i+a2i+···+a q ii},a ji=a i,i=1,2,...,|A|,j=1,2,...,q i,q i is a self-adaptive parameter.The representation+ is not the arithmetical operator,but only separates the antibodies here.q i=1denotes that there is no cloning on antibody a i.The individual with greater crowding-distance value is reproduced more times,therefore,the individual with greater crowding-distance value has a larger q i.Because the crowding-distance values of boundary solutions are positive infinity,before comput-ing the value of q i for each active antibody,we set the crowding-distance value of the boundary individuals(in objective space)to be equal to the double value of the maximum value of active antibodies except the boun-dary individuals.Then the value of q i is calculated asq i=n C×ζ(a i,A)|A|j=1ζ(a j,A),(8)whereζ(a j,A)denotes the crowding-distance value of the active antibodies a j,n C is an expectant value of the size of the clone population.Fig.2illustrates the procedure of proportional cloning.All the antibodies in subpopulation{a1i,a2i,...,a q ii}are the result of the cloning on antibody a i, and have the same property as a i.In fact,cloning on antibody a i is to make multiple identical copies of a i. The aim is that the greater the crowding-distance value of an individual,the more times the individual will beput.Sci.&Technol.,May2012,Vol.27,No.3reproduced.So there exist more chances to search in less-crowded regions of the trade-offfront.Fig.2.Illustration of the proportional cloning.4.6Uniform Crossover and MutationTo guarantee the maintenance of the effective con-nections of the nodes in the social network in the child individual,we adopt the uniform crossover like other community detection algorithms[5,32]to replace the re-combination in NNIA.Select two arbitrary safe parent individuals,and then produce a random binary vector. If the vector is1then select the genes from thefirst parent,otherwise select the genes from the second par-ent and combine the genes to form the child.Because of the biased initialization,the child generated from the two safe parents is guaranteed to be safe.That is to say,if a gene i contains a value j,then the edge(i,j) exists.In order to solve the problem of community detec-tion using NNIA,the static hypermutation adopted in NNIA is also replaced by mutation operation suited to community detection.Thus we select the gene of the Parent12343666Parent24321655Binary Vector1010010Offspring2341675Mutate Position↑↑New Offspring2321655 Fig.3.Illustration of the uniform crossover and mutation.individual with a certain probability to mutate from the child population.However,the possible value of an allele must be one of the replaced gene’s neighbors, which guarantees the mutated child is also safe as the crossover operation.The uniform crossover and muta-tion are shown in Fig.3.4.7Local Search StrategyIn the opinion of Guimera and Amaral,when solv-ing community detection problems,it is an effective method to generate a new candidate solution by contin-uously executing the following three types of operations on current candidate solution,which includes moving single nodes from one community to another,merging multi-communities and splitting single communities[34]. Crossover operator is regarded as a macroscopic ope-ration on individuals,while the mutation operator is regarded as a microcosmic operation on individuals. Thus,if the crossover operator can achieve its global search function by merging and splitting communities, the mutation operator can achieve its local search func-tion by moving single nodes between communities[35]. Inspired by this idea,our local search algorithm is based on the mutation operator.Because the local search strategy requires a single objective function,a weighted objective or a Tchebyscheffmetric or any other metric which will convert multiple objectives into a single ob-jective can be used.In our study,we use a weighted objective:F(x)=2i=1w i f i(x),(9)where w1,w2are nonnegative weights for the two objec-tives,f i(x)are the objective functions which described in Subsection4.1,the weights are calculated from the obtained set of solutions in a special way.First,theminimum f miniand maximum f maxivalue of each ob-jective function f i are noted.Thereafter,for any solu-tion x in the obtained set,the weight for each objective function is calculated as follows[36]:w i=(f i(x)−f mini)/(f maxi−f mini)2k=1(f k(x)−f mink)/(f maxk−f mink),(10)where the division of the numerator with the denomina-tor ensures that the calculated weights are normalized or2i=1w i=1.However,in order to take advantage of the prior knowledge about relations between nodes,the muta-tion operator in the local search strategy is not ran-domly,but influenced by the neighbor nodes.There is an obvious intuition that the node will be in the same community with most of its neighbors.In other words,Mao-Guo Gong et al.:Community Detection Based on Immune Algorithm461if most of a node’s neighbors are in the i-th commu-nity,the node will be in the i-th community with a larger probability.Therefore,in the mutation opera-tion,we shouldfind the labels of all the neighbors of the mutated node,and record the node label which the most neighbors owned.Then we randomly select one from these neighbor nodes to replace the original node which needs to mutate.It will not result in merging or splitting communities when move this node from one community to another.We will give the detailed pro-cedure of the local search strategy in the following.Algorithm2.Local Search ProcedureInput:D t(population before local search at the t-th generation),S(size of dominant population),K(number of neighbors).Output:D t(improved population in the t-th genera-tion).Step1:Set i=1,D t=∅.Step2:If i>S,the algorithm terminates.Export D t as the new population.Otherwise,select the i-thindividual in D t,set k=1.Step3:If k>K,the search procedure stops for the i-th individual,adds the current individual to D t.Otherwise,go to Step4;Step4:Assume the j-th gene need to do local search,at-tain all the neighbors of node j,find the label ofcommunity which most neighborhood nodes be-longing to.And then select one from the nodesto replace node j by the corresponding value.Step5:Calculate the value of objective function of the new individual according to(10).If its value isgreater than that before local search,add thenew individual to D t,go to Step7.Otherwise,go to Step6.Step6:k=k+1,go to Step3.Step7:i=i+1,go to Step2.4.8Solution SelectionActually,the algorithm DYN-LSNNIA returns a set of solutions at the end of each time step,which are all contained on the Pareto front.Each of these solu-tions corresponds to a different trade-offbetween the two objectives and thus to diverse partitioning of the network consisting of various number of clusters.The problem is how to select one best solution which de-notes the optimal partitioning of the current network at each time step.A criterion should be established to automatically select one solution with respect to an-other.Unfortunately,there is still no effective selection method in current literature so far.In this study,we employ the community score in-troduced in[32]that is proved very effective in detect-ing communities as the selection rule.The community score takes into account both the fraction of intercon-nections among the nodes and the number of inter-connections contained in the module.It is defined as CS=ki=1score(C i),wherescore(C i)=i∈Cµi|C|×i,j∈CA ij,(11)hereµi=1|C|j∈CA ij denotes the fraction of edges connecting each node i of C to the nodes in the same community C.The Community Score gives a global measure of the network division in communities by summing up the local score of each module found. The larger Community Score indicates the community structure is stronger.Thus the best solution we se-lected has the maximum Community Score in the set of solutions.5Experimental StudyIn this section,we evaluate the effectiveness and ef-ficiency of our algorithm on four synthetic datasets and two real-world networks.The compared algorithms in-clude DYN-MOGA which is the only dynamic multi-objective community detection algorithm proposed by Folino et al.[5]and the DYN-LSNNIA without the local search strategy(termed as DYN-NNIA).The parameter settings are as follows.In DYN-MOGA,crossover rate p C=0.8,mutation rate p M= 0.2,elite reproduction equals10%of the population size,and the selection strategy is roulette selection func-tion.And the population size is100,the number of generation is300.For DYN-NNIA and DYN-LSNNIA, the maximum size of dominant population n D=100, the maximum size of active population n A=20,and the size of clone population n C=100,the crossover rate,mutation rate and the number of generation keep the same as DYN-MOGA.We conduct all the experi-ments on an Intel Core2Duo2.0GHz PC with1GB of main memory,running on Windows XP.In the follow-ing experiments,the reported data are the statistical results based on30independent runs on each dataset.5.1Experiments on Synthetic DatasetsWe generate synthetic datasets by following the pro-cedure suggested by Newman and Girvan[7].The data consists of128nodes that belong to4communities with 32nodes in each community.Edges are placed inde-pendently and randomly between a pair of nodes,the probability that a link exists between a pair of nodes belonging to the same community is p in;the probabi-lity that a link exists between a pair of nodes belonging to different communities is p out.The value of p in and p out are chosen such that the average degree of each。

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