社區(網路科學)

在網路科學中，如果一組節點內部連結緊密，外部連結稀疏，則稱這組節點為一個社區。

基本介紹

• 中文名：社區
• 外文名：community
• 所屬學科：網路科學

前提假設

（1）網路的社區結構僅由其連線模式決定。根據此假設，網路的社區結構可以通過檢查網路鄰接矩陣來發現。

（2）社區是網路中局部緊密連線的子圖。一個社區中的所有成員都可以通過同一社區中的其他成員到達（連通性）。同時，一個社區內部的節點連線到同一社區中其他節點的機率高於連線到不同社區的節點的機率（密度）。

現實中的社區

（1）社交網路：一個公司的雇員更可能與該公司的同事交流，而不是與其他公司的雇員交流。因此工作場所是社交網路中緊密相連的社區。同時，社區也可以表示朋友圈子、有相同愛好的人，或居住在同一個小區的人。

（2）生物網路：在理解特定生物功能如何在細胞網路中編碼時，社區扮演了相當重要的角色。在Lee Hartwell獲得諾貝爾生理學或醫學獎之前兩年，他認為生物學研究的重點必須往前更進一步，從單個基因研究轉變到探索分子群如何構成功能性模組，已實現特定的細胞功能。Ravasz和合作者首次嘗試在代謝網路中系統地識別這類模組。為此他們提出了一個算法，該算法能夠識別具有局部緊密社區的分子群。此外，在理解人類疾病時，社區也扮演了相當重要的角色。事實上，一種疾病中涉及的多種蛋白質往往會相互作用。基於這一發現，有研究者提出了疾病模組假說，認為每種疾病都對應細胞網路中的一個嚴格定義的鄰域。

早期概念

關於社區結構的早期論文之一（發表於1949年），將一個所有成員都互相認識的群體定義為社區。用圖論的術語來講，社區是一個完全子圖，或者是一個團。團可以滿足前提假設（2），是連通子圖且有最大的連結密度。然而，如果將社區視為團，會有如下缺陷：

（1）雖然網路中存在大量三角形，但更大的團很少出現。

（2）要求社區是完全子圖可能太嚴苛了，很多合理的社區並不能滿足這一條件。

社區分類

對於網路的一個具有個節點的連通子圖，節點的內部度是與中其他節點的連結數，外部度是與網路中其他節點（不屬於子圖的節點）的連結數。若，則的每個鄰居都在中，因此應將視為所屬的社區，若，則節點應該屬於另一個社區。

強社區：若中每個節點與社區內部節點的連結多於同社區外部節點的連結，則為強社區，即子圖構成強社區需要每個節點滿足：。

弱社區：若中所有節點的內部度之和高於所有節點的外部度之和，則為弱社區，即子圖構成弱社區需要。

注意，每個團都是強社區，每個強社區都是弱社區。