Network dismantling aims to degrade the connectivity of a network by removing an optimal set of nodes and has been widely adopted in many real-world applications such as epidemic control and rumor containment. However, conventional methods usually focus on simple network modeling with only pairwise interactions, while group-wise interactions modeled by hypernetwork are ubiquitous and critical. In this work, we formulate the hypernetwork dismantling problem as a node sequence decision problem and propose a deep reinforcement learning (DRL)-based hypernetwork dismantling framework. Besides, we design a novel inductive hypernetwork embedding method to ensure the transferability to various real-world hypernetworks. Generally, our framework builds an agent. It first generates small-scale synthetic hypernetworks and embeds the nodes and hypernetworks into a low dimensional vector space to represent the action and state space in DRL, respectively. Then trial-and-error dismantling tasks are conducted by the agent on these synthetic hypernetworks, and the dismantling strategy is continuously optimized. Finally, the well-optimized strategy is applied to real-world hypernetwork dismantling tasks. Experimental results on five real-world hypernetworks demonstrate the effectiveness of our proposed framework.


翻译:网络拆解的目的是通过去除一套最佳节点来降低网络的连通性,并被广泛用于许多现实应用,如流行病控制和谣言遏制等。然而,常规方法通常侧重于简单的网络模型,只有对称互动,而由超网络建模的群度互动则无处不在且至关重要。在这项工作中,我们将超网络拆解问题作为一个节点序列决策问题,并提议一个基于超网络的深度强化学习(DRL)的超网络拆解框架。此外,我们设计了一个新型的入门超网络嵌入方法,以确保向各种现实世界超网络转移。一般来说,我们的框架将建立一个代理。它首先生成小规模合成超网络,并将节点和超网络嵌入一个低维向矢量空间,分别代表DRL的行动和状态空间。然后,由这些合成超网络的代理进行试验和error拆解任务,而拆解战略将不断优化。最后,完善的战略将应用于现实世界超网络拆解任务。在五个现实世界的框架中,实验性结果将展示我们拟议的5个现实-世界网络框架的有效性。

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深度强化学习 (DRL) 是一种使用深度学习技术扩展传统强化学习方法的一种机器学习方法。 传统强化学习方法的主要任务是使得主体根据从环境中获得的奖赏能够学习到最大化奖赏的行为。然而,传统无模型强化学习方法需要使用函数逼近技术使得主体能够学习出值函数或者策略。在这种情况下,深度学习强大的函数逼近能力自然成为了替代人工指定特征的最好手段并为性能更好的端到端学习的实现提供了可能。
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