The Moran process is a classic stochastic process that models invasion dynamics on graphs. A single "mutant" (e.g., a new opinion, strain, social trait etc.) invades a population of residents spread over the nodes of a graph. The mutant fitness advantage $\delta\geq 0$ determines how aggressively mutants propagate to their neighbors. The quantity of interest is the fixation probability, i.e., the probability that the initial mutant eventually takes over the whole population. However, in realistic settings, the invading mutant has an advantage only in certain locations. E.g., a bacterial mutation allowing for lactose metabolism only confers an advantage on places where dairy products are present. In this paper we introduce the positional Moran process, a natural generalization in which the mutant fitness advantage is only realized on specific nodes called active nodes. The associated optimization problem is fixation maximization: given a budget $k$, choose a set of $k$ active nodes that maximize the fixation probability of the invading mutant. We show that the problem is NP-hard, while the optimization function is not submodular, thus indicating strong computational hardness. Then we focus on two natural limits. In the limit of $\delta\to\infty$ (strong selection), although the problem remains NP-hard, the optimization function becomes submodular and thus admits a constant-factor approximation using a simple greedy algorithm. In the limit of $\delta\to 0$ (weak selection), we show that in $O(m^\omega)$ time we can obtain a tight approximation, where $m$ is the number of edges and $\omega$ is the matrix-multiplication exponent. Finally, we present an experimental evaluation of the new algorithms together with some proposed heuristics.


翻译:摩尔进程是一个典型的随机过程, 它在图形上模拟入侵动态。 单一的“ 变种” (例如, 新意见、 压力、 社会特性等) 侵入了分布在图表节点上的居民群体。 变种健身优势 $\delta\geq 0$ 确定变种人是如何向邻居传播的。 利息的数量是固定概率, 即初始变种最终占整个人口的概率。 但是, 在现实环境中, 入侵变种只在某些地方有优势。 例如, 允许乳糖代谢的细菌突变会给奶制品出现的地方带来优势。 在这个文件中, 变种健身优势在特定的节点上是如何传播的。 相关的优化问题是固定最大化: 以美元计数, 选择一套以美元为单位的活跃节点。 我们显示, 细菌变种的细菌变种突变种突变种的细菌变种突变种突变种突变种突变种突变种的细菌突变种变种变种变种变种, 也就是以美元为硬的货币变种变种变种变种变种。

0
下载
关闭预览

相关内容

Processing 是一门开源编程语言和与之配套的集成开发环境(IDE)的名称。Processing 在电子艺术和视觉设计社区被用来教授编程基础,并运用于大量的新媒体和互动艺术作品中。
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年6月9日
Arxiv
0+阅读 · 2022年6月8日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员