Signed networks, where edges are labeled as positive or negative to represent friendly or antagonistic interactions, provide a natural framework for analyzing polarization, trust, and conflict in social systems. Detecting meaningful group structures in such networks is crucial for understanding online discourse, political divisions, and trust dynamics. A key challenge is to identify communities that are internally cohesive and externally antagonistic, while allowing for neutral or unaligned vertices. In this paper, we propose a method for identifying $k$ polarized communities that addresses a major limitation of prior methods: their tendency to produce highly size-imbalanced solutions. We introduce a novel optimization objective that avoids such imbalance. In addition, it is well known that approximation algorithms based on local search are highly effective for clustering signed networks when neutral vertices are not allowed. We build on this idea and design the first local search algorithm that extends to the setting with neutral vertices while scaling to large networks. By connecting our approach to block-coordinate Frank-Wolfe optimization, we prove a linear convergence rate, enabled by the structure of our objective. Experiments on real-world and synthetic datasets demonstrate that our method consistently outperforms state-of-the-art baselines in solution quality, while remaining competitive in computational efficiency.


翻译:符号网络通过将边标记为正或负来表示友好或对抗性交互,为分析社会系统中的极化、信任与冲突提供了自然框架。在此类网络中检测有意义的群体结构对于理解在线讨论、政治分歧和信任动态至关重要。核心挑战在于识别内部紧密连接而外部相互对抗的社区,同时允许存在中立或未对齐的顶点。本文提出了一种识别k个极化社区的方法,解决了现有方法的主要局限:其倾向于产生规模严重失衡的解。我们引入了一种能避免此类失衡的新型优化目标。此外,众所周知,在不允许中立顶点的情况下,基于局部搜索的近似算法对符号网络聚类极为有效。我们基于这一思想,设计了首个可扩展至大规模网络且适用于含中立顶点场景的局部搜索算法。通过将我们的方法与块坐标Frank-Wolfe优化建立联系,我们证明了该算法具有线性收敛速率,这得益于目标函数的结构特性。在真实世界和合成数据集上的实验表明,我们的方法在解质量上持续优于现有先进基线,同时保持了具有竞争力的计算效率。

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