从人群中到权力夫妇网络科学揭示了社区动态的隐藏结构

世界是一个网络化的地方，字面上和比喻上。今天，网络科学领域被用来理解各种现象，如错误信息的传播、西非贸易和细胞中的蛋白质-蛋白质相互作用。

网络科学揭示了复杂社交网络的几个普遍属性，这反过来又使了解特定网络的细节成为可能。例如，由巴拿马文件调查发现的国际金融腐败计划组成的网络在其各个部分之间异常缺乏联系。

但了解社交网络关键元素(例如子群)的隐藏结构仍然难以捉摸。我和我的同事在这些网络中发现了两种复杂的模式，可以帮助研究人员更好地理解这些元素的层次结构和动态。我们找到了一种方法来检测大型组织中强大的“内部圈子”，只需研究映射员工之间发送的电子邮件的网络。

我们通过将它们应用于著名的安然网络来展示我们方法的实用性。安然是一家进行大规模欺诈的能源贸易公司。我们的研究进一步表明，该方法可以潜在地用于检测在组织中拥有巨大软实力的人，无论其官方头衔或职位如何。这可能对历史、社会学和经济研究以及政府、法律和媒体调查很有用。

从铅笔和纸到人工智能

早在互联网和在线社交网络出现之前，社会学家就已经在仔细的实地实验中构建和研究小型社交网络至少80年了。这个概念非常简单，可以在纸上画出来：感兴趣的实体——人、企业、国家——是表示为点的节点，而节点对之间的关​​系是表示为点之间绘制的线的链接。

1990年代后期，当研究人员发现网络的一些普遍特性时，使用网络科学研究人类社会和其他复杂系统具有了新的意义。这些通用属性中的一些已经进入了主流流行文化。一个概念是凯文培根的六度，基于著名的经验发现地球上任何两个人相距六个或更少的链接。同样，“富者愈富”和“赢家通吃”等说法的版本也在一些网络中得到了复制。

这些全局属性，即适用于整个网络的属性，似乎来自独立节点的短视和局部行为。当我在LinkedIn上与某人联系时，我当然不会考虑我在LinkedIn网络上的联系所带来的全球影响。然而，我的行为以及其他许多人的行为最终会导致关于网络如何演变的可预测而非随机结果。

我和我的同事使用网络科学研究了英国的人口贩运、人工智能系统输出中的噪声结构以及巴拿马文件中的金融腐败。

组有自己的结构

除了研究KevinBacon的六度等新兴属性外，研究人员还使用网络科学来关注社区检测等问题。简单地说，一组规则(也称为算法)能否自动发现一群人中的群体或社区?

如今，社区检测算法有数百种，甚至数千种，其中一些依赖于先进的人工智能方法。它们用于多种用途，包括寻找感兴趣的社区和发现社交媒体上的恶意团体。这种算法对直观的假设进行编码，例如期望属于同一组的节点比属于不同组的节点更紧密地相互连接。

虽然是一项令人兴奋的工作，但社区检测并不研究社区的内部结构。社区是否应该仅被视为网络中节点的集合?那些规模虽小但特别有影响力的社区，比如核心圈子和人群中的社区呢?

有影响力群体的两种假设结构

从某种意义上说，您可能已经对社交网络中非常小的群体的结构有所了解。“我朋友的朋友也是我的朋友”这句格言的真实性可以在友谊网络中通过统计网络中三角形的数量并确定这个数字是否高于仅靠机会可以解释的数量来进行统计检验。事实上，许多社交网络研究已被用来验证这一说法。

不幸的是，当扩展到超过三个成员的组时，这个概念开始崩溃。尽管在算法计算机科学和生物学中都对主题进行了很好的研究，但它们并没有可靠地与真实通信网络中的有影响力的群体联系起来。

在这个传统的基础上，我和我的博士生KeShen发现并提出了两种看似复杂但在现实网络中却相当普遍的结构。

第一种结构扩展三角形，不是通过添加更多节点，而是直接添加三角形。具体来说，有一个中心三角形，其两侧是其他外围三角形。重要的是，任何外围三角形中的第三人不得与中心三角形上的第三人联系起来，从而将他们排除在真正的内圈影响之外。

第二种结构类似，但假设没有中心三角形，内圆只是一对节点。现实生活中的例子可能是像谷歌的谢尔盖·布林和拉里·佩奇这样的初创公司的两位联合创始人，或者像比尔和希拉里·克林顿这样在全球政治中常见的具有共同利益的权力夫妇。

了解臭名昭著的网络中的有影响力的群体

我们在安然电子邮件网络上测试了我们的假设，该网络在网络科学中得到了很好的研究，节点代表电子邮件地址，链接代表这些地址之间的通信。尽管经过精心设计，我们提出的结构不仅在网络中出现的数量比仅凭机会预测的要多，而且定性分析表明，声称它们代表有影响力的群体是有道理的。

到目前为止，安然传奇中的主要角色都有很好的记录。有趣的是，其中一些角色似乎没有太大的官方影响力，但可能拥有显着的软实力。SherriReinartz-Sera就是一个例子，她是安然前首席执行官JeffreyK.Skilling的长期行政助理。与斯基林不同，塞拉仅在《纽约时报》的一篇文章中被提及，此前该文章是在丑闻期间发生的调查报道之后。然而，我们的算法发现了一个有影响力的群体，其中Sera占据了中心位置。

剖析权力动态

社会在个人、友谊和社区层面具有复杂的结构。人群中不仅是一群衣衫褴褛的角色互相交谈，也不仅仅是一个头目发号施令。许多内部人群或有影响力的团体都有复杂的结构。

虽然关于这些群体及其影响仍有许多待发现，但网络科学可以帮助揭示它们的复杂性。