Heuristic Modularity Maximization Algorithms for Community Detection Rarely Return an Optimal Partition or Anything Similar
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Community detection is a fundamental problem in computational sciences with extensive applications in various fields. The most commonly used methods are the algorithms designed to maximize modularity over different partitions of the network nodes. Using 80 real and random networks from a wide range of contexts, we investigate the extent to which current heuristic modularity maximization algorithms succeed in returning maximum-modularity (optimal) partitions. We evaluate (1) the ratio of the algorithms’ output modularity to the maximum modularity for each input graph, and (2) the maximum similarity between their output partition and any optimal partition of that graph. We compare eight existing heuristic algorithms against an exact integer programming method that globally maximizes modularity. The average modularity-based heuristic algorithm returns optimal partitions for only 19.4% of the 80 graphs considered. Additionally, results on adjusted mutual information reveal substantial dissimilarity between the sub-optimal partitions and any optimal partition of the networks in our experiments. More importantly, our results show that near-optimal partitions are often disproportionately dissimilar to any optimal partition. Taken together, our analysis points to a crucial limitation of commonly used modularity-based heuristics for discovering communities: they rarely produce an optimal partition or a partition resembling an optimal partition. If modularity is to be used for detecting communities, exact or approximate optimization algorithms are recommendable for a more methodologically sound usage of modularity within its applicability limits.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,006 | 0,026 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».