Détection et évaluation des communautés dans les réseaux complexes

Community detection and evaluation in complex networks

• Auteur / Autrice : Zied Yakoubi
• Direction : Henri Soldano, Rushed Kanawati
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 04/12/2014
• Etablissement(s) : Paris 13
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Informatique de Paris-Nord / LIPN
• Jury : Président / Présidente : Hocine Cherifi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Roberto Wolfer Calvo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lynda Tamine-Lechani, Michel Crampes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Complexité de calcul (informatique)

Algorithmes

Mots clés libres

Identification de Leaders

Evaluation orientée-Tâches des algorithmes de détection de communautés

Leaders identification

Task-Based evaluation of community detection algorithms

Résumé

Dans le contexte des réseaux complexes, cette thèse s’inscrit dans deux axes : (1) Méthodologiede la détection de communautés et (2) Evaluation de la qualité des algorithmes de détection de communautés. Dans le premier axe, nous nous intéressons en particulier aux approches fondées sur les Leaders (sommets autour desquels s’agrègent les communautés). Premièrement, nous proposons un enrichissement de la méthodologie LICOD qui permet d’évaluer les différentes stratégies des algorithmes fondés sur les leaders, en intégrant différentes mesures dans toutes les étapes de l’algorithme. Deuxièmement, nous proposons une extension de LICOD, appelée it-LICOD. Cette extension introduit une étape d’auto-validation de l’ensemble des leaders. Les résultats expérimentaux de it-LICOD sur les réseaux réels et artificiels sont bons par rapport à LICOD et compétitifs par rapport aux autres méthodes. Troisièmement, nous proposons une mesure de centralité semi-locale, appelée TopoCent, pour remédier au problème de la non-pertinence des mesures locales et de la complexité de calcul élevée des mesures globales. Nous montrons expérimentalement que LICOD est souvent plus performant avec TopoCent qu’avec les autres mesures de centralité. Dans le deuxième axe, nous proposons deux méthodes orientées-tâche, CLE et PLE, afin d’évaluer les algorithmes de détection de communautés. Nous supposons que la qualité de la solution des algorithmes peut être estimée en les confrontant à d’autres tâches que la détection de communautés en elle-même. Dans la méthode CLE nous utilisons comme tâche la classification non-supervisée et les algorithmes sont évalués sur des graphes générés à partir des jeux de données numériques. On bénéficie dans ce cas de la disponibilité de la vérité de terrain (les regroupements) de plusieurs jeux de données numériques. En ce qui concerne la méthode PLE, la qualité des algorithmes est mesurée par rapport à leurs contributions dans une tâche de prévision de liens. L’expérimentation des méthodes CLE et PLE donne de nouveaux éclairages sur les performances des algorithmes de détection de communautés

In this thesis we focus, on one hand, on community detection in complex networks, and on the other hand, on the evaluation of community detection algorithms. In the first axis, we are particularly interested in Leaders driven community detection algorithms. First, we propose an enrichment of LICOD : a framework for building different leaders-driven algorithms. We instantiate different implementations of the provided hotspots. Second, we propose an extension of LICOD, we call it-LICOD. This extension introduces a self-validation step of all identified leaders. Experimental results of it-LICOD on real and artificial networks show that it outperform the initial LICOD approach. Obtained results are also competitive with those of other state-of-the art methods. Thirdly, we propose a semi-local centrality measure, called TopoCent, that address the problem of the irrelevance of local measures and high computational complexity of globalmeasures. We experimentally show that LICOD is often more efficient with TopoCent than with the other classical centrality measures. In the second axis, we propose two task-based community evaluation methods : CLE and PLE. We examine he hypothesis that the quality of community detection algorithms can be estimated by comparing obtained results in the context of other relevent tasks. The CLE approach, we use a data clustering task as a reference. The PLE method apply a link prediction task. We show that the experimentation of CLE and PLE methods gives new insights into the performance of community detection algorithms.