Modelling multiple network data is crucial for addressing a wide range of applied research questions. However, there are many challenges, both theoretical and computational, to address. Network cycles are often of particular interest in many applications, such as ecological studies, and an unexplored area has been how to incorporate networks' cycles within the inferential framework in an explicit way. The recently developed Spherical Network Family of models (SNF) offers a flexible formulation for modelling multiple network data that permits any type of metric. This has opened up the possibility to formulate network models that focus on network properties hitherto not possible or practical to consider. In this article we propose a novel network distance metric that measures similarities between networks with respect to their cycles, and incorporate this within the SNF model to allow inferences that explicitly capture information on cycles. These network motifs are of particular interest in ecological studies. We further propose a novel computational framework to allow posterior inferences from the intractable SNF model for moderate sized networks. Lastly, we apply the resulting methodology to a set of ecological network data studying aggressive interactions between species of fish. We show our model is able to make cogent inferences concerning the cycle behaviour amongst the species, and beyond those possible from a model that does not consider this network motif.


翻译:模拟多种网络数据对于解决广泛的应用研究问题至关重要,然而,在理论和计算两方面都存在着许多挑战。网络周期往往对生态研究等许多应用特别感兴趣,而一个尚未探索的领域是如何将网络周期明确纳入推论框架之内。最近开发的“球形网络模型系列”为模拟多种网络数据提供了一个灵活的配方,允许任何类型的计量。这为制定侧重于网络特性的网络模型开辟了可能性,而网络特性迄今为止尚不可能或实际考虑。在本篇文章中,我们提出了一个新的网络距离指标,以衡量网络与其周期的相似性,并将这一指标纳入SNF模型,以使人们能够推断明确捕捉周期信息。这些网络模型在生态研究中特别感兴趣。我们进一步提出一个新的计算框架,允许从微调的SNF模型中得出后遗论。最后,我们将由此形成的方法应用于一套研究鱼类物种之间积极互动的生态网络数据。我们从模型中可以看出,我们的网络行为模式能够超越这一可能的网络周期,从这些模型中推断出各种可能的网络行为。

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