Link partitioning is a popular approach in network science used for discovering overlapping communities by identifying clusters of strongly connected links. Current link partitioning methods are specifically designed for networks modelled by graphs representing pairwise relationships. Therefore, these methods are incapable of utilizing higher-order information about group interactions in network data which is increasingly available. Simplicial complexes extend the dyadic model of graphs and can model polyadic relationships which are ubiquitous and crucial in many complex social and technological systems. In this paper, we introduce a link partitioning method that leverages higher-order (i.e. triadic and higher) information in simplicial complexes for better community detection. Our method utilizes a novel random walk on links of simplicial complexes defined by the higher-order Laplacian--a generalization of the graph Laplacian that incorporates polyadic relationships of the network. We transform this random walk into a graph-based random walk on a lifted line graph--a dual graph in which links are nodes while nodes and higher-order connections are links--and optimize for the standard notion of modularity. We show that our method is guaranteed to provide interpretable link partitioning results under mild assumptions. We also offer new theoretical results on the spectral properties of simplicial complexes by studying the spectrum of the link random walk. Experiment results on real-world community detection tasks show that our higher-order approach significantly outperforms existing graph-based link partitioning methods.


翻译:链接分割是网络科学中的一种流行方法,用于通过识别连接紧密的链接群集来发现重叠的社区。当前链接分割方法是专门为网络设计的,其模型是代表对称关系的图表。因此,这些方法无法在网络数据中利用关于群体互动的更高级顺序信息,因为网络数据越来越容易获得。简化组合扩展了图形的双轨模型,并且可以建模多轨关系,在许多复杂的社会和技术系统中,这些关系无处不在而且至关重要。在本文中,我们引入了一种链接更高顺序(即三进制和更高级)信息的连接方法,用于在简化的复杂社区中进行更好的检测。我们的方法在更高层次的Laplacian-aplacian 定义的群集链接上使用新的随机行走方式。我们把这种随机行走方式转换成以图表为基础的随机行走法,在提升的线式图形-双向图表中,这种路径是交错的,而节点和更高层次的连接则是连接和优化社区发现社区发现更精确的群径链接。我们用的方法在标准的分类组合中提供了新的模型分析结果。我们现有的模型分析结果。我们用的方法,我们用新的方法来解释了标准的模型分析结果。我们以提供新的模型分析。我们以提供新的分级的模型分析。我们所提供的的模型分析。

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