2018-12-20

Two-stage predictions of evolutionary dynamics during the rumor dissemination

謠言傳播由兩個階段組成,線性+拐點+非線性

模型

  • 個體分為兩種:receptor子刮、source威酒,receptor在時間t轉(zhuǎn)化為source的概率為π_{it}
  • 個體閾值Threshold_i代表了個體i傳播謠言需要克服的阻礙,Threshold_i = Prudent_i×Trust_i×Distance_i Prudent_i代表個體對謠言的態(tài)度挺峡,Trust_i代表個體的社會信任度葵孤, Distance_i代表個體與傳播源的距離。為了體現(xiàn)社會中個體間的異質(zhì)性橱赠,文章將 Prudent_iTrust_i設(shè)為正態(tài)分布尤仍,對于Distance_i研究將在方陣上展開。
  • "謠言聽了一百次狭姨,也便成了真"宰啦,文章利用個體聽到謠言的累積次數(shù)代表個體用以沖破傳播阻礙Threshold_i,成為傳播者source的因素饼拍,個體每聽一次謠言Heard_i(t)= Heard_i(t ? 1)+1赡模,否則Heard_i(t)= Heard_i(t ? 1)只要Heard_i(t)低于固定的閾值,這個個體聽到謠言不會傳播师抄。一旦達(dá)到或超過了閾值線漓柑,代理就會將類的屬性從receptor更改為一個source*。

結(jié)果和預(yù)測

  • 謠言傳播的進化動力學(xué)

sd_1叨吮、sd_2分別是Prudent_i辆布、Trust_i的標(biāo)準(zhǔn)差,代表了個體差異即網(wǎng)絡(luò)異質(zhì)的程度茶鉴。實驗表明更大的網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)程度可以促進謠言的傳播锋玲。

  • 階段轉(zhuǎn)變及拐點D

抽取了前述實驗的四條曲線來具體觀察。

狀態(tài)轉(zhuǎn)變的出現(xiàn)可能是由以下兩個原因:

  1. 現(xiàn)有鄰里的限制蛤铜。在早期嫩絮,可用鄰居的數(shù)量相當(dāng)多丛肢。但是,在后期(D點之后)剿干,往往沒有足夠的鄰居
  2. 個體的異質(zhì)性蜂怎。在個體的異質(zhì)性條件下,存在一些閾值非常大的個體置尔。他們需要更長的時間才能達(dá)到超過Threshold_iHeard_i(t)杠步。
  • 拐點D的預(yù)測

從前圖中可以看到,更大的異質(zhì)性會促使拐點更早地出現(xiàn)榜轿。因此幽歼,異質(zhì)性在很大程度上決定或塑造了謠言傳播的演化曲線或動力學(xué)。因此谬盐,可以使用 sd_1甸私、sd_2預(yù)測拐點D。
文章利用前述實驗中441條曲線擬合如下兩種模型:

R^2分別為97.98%和97.75%飞傀。兩模型都表明皇型,D似乎有一個最大值或限制(斜率),即截距β_0=821.197砸烦。β_1弃鸦、β_0都為負(fù)數(shù),也印證了異質(zhì)性減小了D幢痘,即促進了階段轉(zhuǎn)移唬格。

  • 線性階段的預(yù)測

文章利用前述441次實驗拐點之前的數(shù)據(jù)擬合如下一階線性模型:

R^2大部分都大于99%,最小的為98.5%颜说。另外當(dāng)異質(zhì)程度較小時购岗,線性系數(shù)緩慢增長;異質(zhì)程度變大時脑沿,線性系數(shù)開始急速增大藕畔。

  • 非線性階段的預(yù)測

文章利用前述441次實驗拐點之后的數(shù)據(jù)擬合如下二階線性模型(二次項的系數(shù)應(yīng)為β_2^k):

R^2全部大于99%马僻,β^k_0的分布十分接近均值的正態(tài)分布庄拇,β_1^k、β_2^k均為非對稱長尾分布韭邓,可以用他們的均值或中值-0.3955措近、0.002944、?1.512e?6來作為全局系數(shù)女淑。
隨后文章發(fā)現(xiàn)了異質(zhì)性對模型參數(shù)的影響并對它進行了研究:

  • 兩階段的整合

兩階段直接整合后的曲線具有一些異常特征:

  1. 不連續(xù)瞭郑。對于所有情況,在拐點d處都存在跳躍鸭你。
  2. 極端值屈张。謠言傳播百分比的最大值應(yīng)該是100%擒权,但在某些情況下,我們看到的數(shù)值大于1阁谆。
  3. 負(fù)趨勢碳抄。非線性階段預(yù)測應(yīng)用二次函數(shù),導(dǎo)致曲線有一個峰值场绿,這在實際中是不正確的剖效。
  4. 剛性過渡。每條預(yù)測曲線拐點d附近的曲線不像模擬中那樣平滑焰盗。


基于此璧尸,盡管預(yù)測精度總體達(dá)到了98%以上,目前的預(yù)測曲線只能被稱為粗糙預(yù)測曲線(Rough Predicted Curves, RPCs)熬拒。

  • 平滑曲線預(yù)測

為了得到平滑預(yù)測曲線(Smoothed Predicted Curved, SPCs)爷光,可作如下調(diào)整:

  1. 不連續(xù)。取兩階段端點的平均值作為拐點澎粟。
  2. 極端值瞎颗。在100%處進行階段,拋棄后續(xù)曲線捌议。
  3. 負(fù)趨勢哼拔。在峰值處截斷曲線,拋棄后續(xù)曲線瓣颅。
  4. 剛性過渡倦逐。選用[T_D^k-20, T_D^k+20]階段累積傳播百分比的平均值作為D點的累積傳播百分比值。
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