Détection et analyse des communautés dans les réseaux sociaux : approche basée sur l'analyse formelle de concepts

Community detection and analysis in social networks : approach based on formal concept analysis

• Auteur / Autrice : Sid Ali Selmane
• Direction : Omar Boussaid, Fadila Bentayeb, Rokia Missaoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 11/05/2015
• Etablissement(s) : Lyon 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Pierre Gançarski
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Gensel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Habib, Bénédicte Le Grand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Exploration de données

Apprentissage automatique

Classification automatique

Réseaux sociaux (Internet)

Mots clés libres

Analyse Formelle de Concepts

Détection de communautés

Réseaux sociaux

Analyse triadique de concepts

Recommandation

Formal Concepts Analysis

Community detection

Social Network

Triadic concept analysis

Recommendation

Résumé

L’étude de structures de communautés dans les réseaux devient de plus en plus une question importante. La connaissance des modules de base (communautés) des réseaux nous aide à bien comprendre leurs fonctionnements et comportements, et à appréhender les performances de ces systèmes. Une communauté dans un graphe (réseau) est définie comme un ensemble de noeuds qui sont fortement liés entre eux, mais faiblement liés avec le reste du graphe. Les membres de la même communauté partagent les mêmes centres d’intérêt. L’originalité de nos travaux de recherche consiste à montrer qu’il est pertinent d’utiliser l’analyse formelle de concepts pour la détection de communautés, contrairement aux approches classiques qui utilisent des graphes. Nous avons notamment étudié plusieurs problèmes posés par la détection de communautés dans les réseaux sociaux : (1) l’évaluation des méthodes de détection de communautés proposées dans la littérature, (2) la détection de communautés disjointes et chevauchantes, et (3) la modélisation et l’analyse des réseaux sociaux de données tridimensionnelles. Pour évaluer les méthodes de détection de communautés proposées dans la littérature, nous avons abordé ce sujet en étudiant tout d’abord l’état de l’art qui nous a permis de présenter une classification des méthodes de détection de communautés en évaluant chacune des méthodes présentées dans la littérature (les méthodes les plus connues). Pour le deuxième volet, nous nous sommes ensuite intéressés à l’élaboration d’une approche de détection de communautés disjointes et chevauchantes dans des réseaux sociaux homogènes issus de matrices d’adjacence (données dites à un seul mode ou une seule dimension), en exploitant des techniques issues de l’analyse formelle de concepts. Nous avons également porté un intérêt particulier aux méthodes de modélisation de réseaux sociaux hétérogènes. Nous nous sommes intéressés en particulier aux données tridimensionnelles et proposé dans ce cadre une approche de modélisation et d’analyse des réseaux sociaux issus de données tridimensionnelles. Cette approche repose sur un cadre méthodologique permettant d’appréhender au mieux cet aspect tridimensionnel des données. De plus, l’analyse concerne la découverte de communautés et de relations dissimulées qui existent entre les différents types d’individus de ces réseaux. L’idée principale réside dans l’extraction de communautés et de règles d’association triadiques à partir de ces réseaux hétérogènes afin de simplifier et de réduire la complexité algorithmique de ce processus. Les résultats obtenus serviront par la suite à une application de recommandation de liens et de contenus aux individus d’un réseau social.

The study of community structure in networks became an increasingly important issue. The knowledge of core modules (communities) of networks helps us to understand how they work and behaviour, and to understand the performance of these systems. A community in a graph (network) is defined as a set of nodes that are strongly linked, but weakly linked with the rest of the graph. Members of the same community share the same interests. The originality of our research is to show that it is relevant to use formal concept analysis for community detection unlike conventional approaches using graphs. We studied several problems related to community detection in social networks : (1) the evaluation of community detection methods in the literature, (2) the detection of disjointed and overlapping communities, and (3) modelling and analysing heterogeneous social network of three-dimensional data. To assess the community detection methods proposed in the literature, we discussed this subject by studying first the state of the art that allowed us to present a classification of community detection methods by evaluating each method presented in the literature (the best known methods). For the second part, we were interested in developing a disjointed and overlapping community detection approach in homogeneous social networks from adjacency matrices (one mode data or one dimension) by exploiting techniques from formal concept analysis. We paid also a special attention to methods of modeling heterogeneous social networks. We focused in particular to three-dimensional data and proposed in this framework a modeling approach and social network analysis from three-dimensional data. This is based on a methodological framework to better understand the threedimensional aspect of this data. In addition, the analysis concerns the discovery of communities and hidden relationships between different types of individuals of these networks. The main idea lies in mining communities and rules of triadic association from these heterogeneous networks to simplify and reduce the computational complexity of this process. The results will then be used for an application recommendation of links and content to individuals in a social network.