[논문 리뷰] Distributed Rumor Blocking in Social Networks: A Game Theoretical Analysis.

Guangmo Tong, Weili Wu외 1명|arXiv (Cornell University)|2017. 11. 20.

Opinion Dynamics and Social Influence인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 중앙 집중식 조율 없이도 오락성 정보 확산을 제한하고자 하는 이기적인 에이전트들이 참여하는 사회적 네트워크에서의 분산된 루머 차단을 위한 게임 이론적 프레임워크를 제안한다. 에이전트를 루머 인식 게임과 루머 무지 게임에서 비협력적 플레이어로 모델링함으로써, 연구는 나시 균형이 각각 최적 대응 및 근사 대응 시나리오에서 2-근사 및 약 2.29-근사 값을 달성함을 증명한다. 실험을 통해 실제 네트워크에서의 효과성이 확인되었다.

ABSTRACT

Social networks have become important platforms for communication and information exchange. Unfortunately, misinformation and rumor also spread rapidly and widely through online social networks. Therefore, rumor controlling is one of the critical problems in social networks. It is often assumed that there is a single authority whose goal is to minimize the spread of rumor. However, what if there is no such an authority, and instead, there are some distributed agents who generate positive cascades but try to maximize their own private utilities? Can the negative information be blocked effectively by these agents who do not cooperate with each other? To answer these problems, we in this paper formulate the rumor blocking game and provide a game-theoretical analysis. According to whether or not the agents are aware of the rumor, we herein develop the rumor-aware game and the rumor-oblivious game, respectively. We show that the stable state (i.e. Nash Equilibrium) of the game guarantees the $2$-approximation and $\frac{2\cdot e-1}{e-1}$-approximation under the scenarios of best-response and approximate-response, respectively. As verified by the experiments performed on real-world networks, the rumor blocking game is effective in limiting the spread of rumor.

연구 동기 및 목표

• 중앙 기관이 존재하지 않는 탈중앙화된 사회적 네트워크에서의 루머 제어 문제를 다루기 위해.
• 긍정적인 정보 확산을 생성하지만 개인의 유틸리티를 극대화하고자 하는 이기적인 에이전트의 행동을 모델링하기 위해.
• 비협력적이고 분산된 에이전트들 사이에서 효과적인 루머 차단이 어떻게 기인할 수 있는지 분석하기 위해.
• 에이전트의 루머에 대한 지식에 기반해 두 가지 게임 모델—루머 인식 게임과 루머 무지 게임—을 정형화하기 위해.
• 루머 제어 성과에 대한 근사 보장 측면에서 유도된 균형의 성능을 평가하기 위해.

제안 방법

• 에이전트가 개인 유틸리티를 극대화하기 위해 정보를 확산할지 또는 억제할지 전략적으로 결정하는 루머 차단 게임을 수립한다.
• 두 가지 게임 변형을 도입한다: 루머 인식 게임(에이전트가 루머가 거짓임을 안다)과 루머 무지 게임(에이전트가 이러한 지식이 없다).
• 게임 이론적 기법을 사용하여 두 게임에서 나시 균형의 존재성과 성질을 분석한다.
• 이론적 근사 한계를 설정한다: 최적 대응 동역학 하에서는 2-근사, 근사 대응 동역학 하에서는 약 2.29-근사.
• 실제 사회적 네트워크에서의 실험을 통해 제안된 게임 이론적 전략의 실용적 효과성을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비협력적이고 이기적인 에이전트들이 참여하는 탈중앙화된 네트워크에서 효과적인 루머 차단이 기인할 수 있는가?
• RQ2 루머에 대한 인식 수준이 루머 차단 결과의 안정성과 효율성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 제안된 루머 차단 게임에서 나시 균형이 달성할 수 있는 근사 보장은 무엇인가?
• RQ4 최적 대응과 근사 대응 전략은 루머 확산 억제 성능 측면에서 어떻게 비교되는가?
• RQ5 제안된 게임 이론적 모델은 실제 사회적 네트워크 구조에서 루머 확산을 효과적으로 줄이는가?

주요 결과

• 루머 인식 게임에서의 나시 균형은 최적의 루머 차단 결과에 대해 2-근사 값을 보장한다.
• 근사 대응 시나리오에서 나시 균형은 최적 해에 대해 약 2.29 또는 $\frac{2e-1}{e-1}$의 성능 한계를 달성한다.
• 에이전트가 루머에 대한 지식이 없는 루머 무지 게임에서도 안정된 균형을 달성하며, 증명 가능한 근사 보장을 가진다.
• 실제 네트워크에서의 실험 평가를 통해 제안된 게임 이론적 접근이 실제로 루머 확산을 효과적으로 억제함을 확인하였다.
• 이론적 한계는 최적 대응 및 근사 대응 동역학 모두에서 유지되며, 솔루션의 강건성을 입증한다.