In network applications, it has become increasingly common to obtain datasets in the form of multiple networks observed on the same set of subjects, where each network is obtained in a related but different experiment condition or application scenario. Such datasets can be modeled by multilayer networks where each layer is a separate network itself while different layers are associated and share some common information. The present paper studies community detection in a stylized yet informative inhomogeneous multilayer network model. In our model, layers are generated by different stochastic block models, the community structures of which are (random) perturbations of a common global structure while the connecting probabilities in different layers are not related. Focusing on the symmetric two block case, we establish minimax rates for both global estimation of the common structure and individualized estimation of layer-wise community structures. Both minimax rates have sharp exponents. In addition, we provide an efficient algorithm that is simultaneously asymptotic minimax optimal for both estimation tasks under mild conditions. The optimal rates depend on the parity of the number of most informative layers, a phenomenon that is caused by inhomogeneity across layers. The method is extended to handle multiple and potentially asymmetric community cases. We demonstrate its effectiveness on both simulated examples and a real multi-modal single-cell dataset.


翻译:在网络应用中,以在同一组主题上观测到的多个网络的形式获取数据集已变得日益普遍,每个网络都是在相关但不同的实验条件或应用设想下获得的。这些数据集可以通过多层网络建模,其中每个层本身是一个单独的网络,而不同的层次是相互联系的,而不同的层次是相互联系的,并共享一些共同的信息。本文件研究在一种结构齐全但信息不均的多层网络模型中社区探测。在我们的模式中,层是由不同的随机小块模型生成的,这些模型的群落结构是共同的全球结构的(随机)交错,而不同层次的相联概率是无关的。以对称两个区块的情况为重点,我们为共同结构的全球估计和对不同层次社区结构的个别估计制定了微缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩图,此外,我们提供了一种高效的算法,在温和条件下对两种任务进行估算的最小微缩缩缩缩缩缩缩图,而最佳比率取决于最知情的全球结构的均等程度,而不同层次的概率是真实层的等数,一种潜在的模拟模式,一种现象在多种模式中产生。

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