[論文レビュー] Reciprocity of mobile phone calls

Lauri Kovanen, Jari Saramäki+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 3, 2010

Complex Network Analysis Techniques参考文献 12被引用数 15

ひとこと要約

本研究は、530万人のユーザーを含むデータセットを用いて、モバイル通話ネットワークにおける相互性を分析し、エッジのバイアス w_ij/(w_ij + w_ji) を用いて通話の相互性を測定する。その結果、片方が著しく多くの通話をしている非対称な関係が一般的であり、これは活動水準やネットワーク密度では説明できないため、人間のコミュニケーション行動に本質的な非対称性が存在することが示唆される。

ABSTRACT

We present a study of the reciprocity of human behaviour based on mobile phone usage records. The underlying question is whether human relationships are mutual, in the sense that both are equally active in keeping up the relationship, or is it on the contrary typical that relationships are lopsided, with one party being significantly more active than the other. We study this question with the help of a mobile phone data set consisting of all mobile phone calls between 5.3 million customers of a single mobile phone operator. It turns out that lopsided relations are indeed quite common, to the extent that the variation cannot be explained by simple random deviations or by variations in personal activity. We also show that there is no non-trivial correlation between reciprocity and local network density.

研究の動機と目的

• モバイル電話ネットワークにおける人間関係が、通話頻度において相互的であるか、あるいは一方的であるかを調査すること。
• 観察された通話頻度の非対称性が、個人の活動水準の差によるものか、構造的ネットワーク特性によるものかを特定すること。
• ローカルネットワーク密度が、個人間のコミュニケーションの相互性に影響を与えるかを評価すること。
• エッジレベルの非対称性を捉えることができる重み付き相互性測度を構築・適用すること。

提案手法

• 1つの通信事業者から得た、530万人のユーザー間のすべての通話を含む大規模なモバイル電話データセットを用いる。
• エッジバイアス b_ij = w_ij / (w_ij + w_ji) を定義し、ここで w_ij はユーザー i から j への通話回数を表す。この指標を用いてエッジレベルでの相互性を測定する。
• エッジバイアスと総エッジ重み、ノード次数、ローカルネットワーク密度といったネットワーク特徴の関係を分析する。
• 支払いモデルの違いが相互性パターンに与える影響を評価するため、プリペイドユーザーとプリペイド外ユーザーのグループを比較する。
• より活発な通信リンクを強調するために、エッジバイアスの総エッジ重みによる重み付き平均を用いる。
• 観察された相互性とランダム化されたネットワークモデルとの統計的比較により、ランダムな揺らぎを超えた有意性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モバイル電話通話関係のどの程度が相互的であり、一方的に片方が多くの通話をしている非対称な関係はどれほど一般的か？
• RQ2 観察された通話相互性の非対称性は、個人の通話活動水準の差によって説明できるか？
• RQ3 ユーザーのペアの周囲のローカルネットワーク密度（例：クラスタリング）と相互性の間に相関関係があるか？
• RQ4 エッジバイアスは、通話総数や通信するユーザーの次数に応じてどのように変化するか？
• RQ5 サービスタイプの違い（プリペイド対プリペイド）が、通信パターンの相互性に影響を与えるか？

主な発見

• 片方がもう片方よりも著しく多くの通話をしている非対称な関係が一般的であり、これは個人の通話活動水準の差では完全に説明できない。
• エッジバイアスの分布から、極めて非対称なエッジ（例：b_ij ≈ 0 または 1）が広く存在することが示され、大多数の人間関係において相互性が一般的ではないことが明らかになった。
• 相互性測度 ρ = (r - a̅)/(1 - a̅) によると、ネットワーク密度の影響は顕著ではなく、エッジバイアスがローカルクラスタリングに顕著に依存しないことが示された。
• プリペイドユーザーにおいては、より活発な通話者である方が通常次数が高く、平均エッジ重みが次数に反比例するにもかかわらず、高次数のユーザーが通話の発信を多く行う傾向がある。
• エッジオーバーラップ（ローカルネットワーク密度の代理指標）の異なるレベルにおいても、平均エッジバイアスは比較的一定であるため、相互性がローカルネットワーク構造によって駆動されているとは考えにくい。
• データのサンプリングに対して結果は頑健であり、20％の人口カバレッジでも相互性推定にバイアスは生じず、追加のデータが得られれば参照モデルの精度が向上する可能性がある。