《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于遺憾最小化算法的謠言抑制與演化博弈模型
《信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全》2020年第7期
臧正功,丁 箐
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 軟件學(xué)院,安徽 合肥230051
摘要: 謠言擴散與控制效果受社交網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶決策影響。傳統(tǒng)模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單且較少考慮用戶決策的影響。為此基于圖論與遺憾最小化算法,提出一種用于分析社交圖譜上用戶決策與謠言控制的演化博弈模型。在采用規(guī)則圖論建模的基礎(chǔ)上,利用演化博弈與復(fù)制動態(tài)方程研究影響用戶決策的因素,并在策略更新規(guī)則中采取遺憾匹配與動態(tài)折扣。仿真實驗結(jié)果驗證,該模型可有效反映用戶決策對謠言擴散的影響,提高謠言抑制效果,并揭示網(wǎng)絡(luò)聚類系數(shù)、風(fēng)險閾值等對謠言控制的影響。
中圖分類號: TP393.1
文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.07.011
引用格式: 臧正功,丁箐. 基于遺憾最小化算法的謠言抑制與演化博弈模型[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,2020,39(7):61-66,77.

An evolutionary game model based on regret minimization algorithm for rumor suppression
Zang Zhenggong,Ding Qing
School of Software,University of Science and Technology of China,Hefei 230051,China
Abstract: The effect of rumor diffusion and control is influenced by the user′s decision and social network structure. The traditional model complex network structure is simple and less consider the influence of user decision. Based on graph theory and regret minimization algorithm, this paper proposes an evolutionary game model for analyzing user decisions and rumor control on social graphs. On the basis of modeling, evolutionary games and replication dynamic equations are used to study the factors affecting user decisions, and regret matching and dynamic discounts are adopted in the policy update rules. Simulation results verify that the model can effectively reflect the influence of user decision on rumor diffusion, improve the rumor suppression effect, and reveal the influence of network clustering coefficient and risk threshold on rumor control.
Key words : evolutionary game;regret match;graph theory;social network

謠言是指未經(jīng)驗證或者篡改真實的信息,隨著通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展、即時通信和新興互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,謠言傳播在速度和廣度遠(yuǎn)超歷史任何時代。惡意謠言可能造成遠(yuǎn)超以往的大范圍恐慌和嚴(yán)重經(jīng)濟損失,對信息擴散過程與謠言抑制的研究成為社交網(wǎng)絡(luò)的研究重點。

由于謠言擴散過程類似于疾病傳播機制,經(jīng)典的易感染去除模型SIR被借鑒和改進,文獻(xiàn)[3]基于改進的八態(tài)ICSAR模型(無知者,信息載體,信息傳播者,擁護者,撤離者),建立了一個針對謠言傳播的動態(tài)時空綜合風(fēng)險評估模型。文獻(xiàn)[4]建立了具有動態(tài)友誼的隨機異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)SHIR模型,將社交網(wǎng)絡(luò)中最常見的友情變化現(xiàn)象納入其中。

與病毒感染不同,真實謠言傳播依賴于社交網(wǎng)絡(luò)中人的交互,而基于傳染病模型的研究忽略了人在散布謠言中的自主作用。與疾病傳播相反,個人在謠言傳播過程中實際是自我決策問題。如何有效利用個體策略,抑制謠言傳播成為研究的主要目的。疫苗接種理論被引入到實際運用中。文獻(xiàn)[6]嘗試使用個人或者權(quán)威機構(gòu)發(fā)送反謠言信息來抑制謠言。此外謠言抑制還取決于接受者與傳播者的特征、親密關(guān)系、謠言強度等因素。

博弈論作為分析用戶決策與競爭現(xiàn)象的典型數(shù)學(xué)工具被廣泛應(yīng)用于謠言抑制。文獻(xiàn)[8]提出一種演化博弈模型來分析謠言過程,該模型考慮了用戶的多維屬性,并量化了外部和內(nèi)部驅(qū)動因素對群體狀態(tài)轉(zhuǎn)變的影響。文獻(xiàn)[9]通過將社交網(wǎng)絡(luò)中的謠言傳播建模為一種協(xié)作博弈,發(fā)現(xiàn)具有無標(biāo)度屬性網(wǎng)絡(luò)可以更容易地促進謠言傳播。傳統(tǒng)的博弈論條件依賴度無限大,混合人口的假設(shè),通過微分方程研究整體演化的動態(tài)過程。但現(xiàn)實社交網(wǎng)絡(luò)中面對有限、非理性個體時,如何對社交網(wǎng)圖結(jié)構(gòu)中輿情控制提出有效建模成為重點。針對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和擴散動力學(xué)的研究有助于更好地理解網(wǎng)絡(luò)的演化機制,因此本文引入圖進化博弈理論來研究網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)策略的演化。

社交網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)非理性對手不再使用納什均衡策略博弈時,此時納什均衡策略并不保證是最佳反應(yīng)。為滿足實時博弈中對策略的完善,利用對手弱點往往能取得更高回報,故提出從自我遺憾最小化角度建模。其思想是從遺憾最小化的角度來利用次優(yōu)對手弱點,并基于一種離線的均衡計算,從個體自身選擇的經(jīng)驗中學(xué)習(xí)更新策略。文獻(xiàn)[13]探討了政府的懲罰和個人的敏感性如何影響謠言的演變。由此可見,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、謠言強度、用戶策略以及謠言控制中心存在與否都影響著其傳播。

本文在圖論的基礎(chǔ)上采用演化博弈概念,引入遺憾最小化算法來研究網(wǎng)絡(luò)中謠言抑制與用戶策略的演化。本文的貢獻(xiàn)可歸納為:(1)結(jié)合圖演化博弈論,考慮個體特征與社交網(wǎng)絡(luò)規(guī)則圖結(jié)構(gòu),提出了新型演化博弈模型;(2)利用次優(yōu)對手弱點,提出遺憾最小化算法實現(xiàn)個體更新策略。

 

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作者信息:

臧正功,丁  箐

(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 軟件學(xué)院,安徽 合肥230051)

 


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