[论文解读] Distributed Rumor Blocking in Social Networks: A Game Theoretical Analysis.

Guangmo Tong, Weili Wu+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 2017

Opinion Dynamics and Social Influence被引用 2

一句话总结

本文提出了一种基于博弈论的分布式谣言阻断框架，适用于无中心协调的社交网络，其中自利个体旨在限制虚假信息传播。通过将参与者建模为谣言感知与谣言无知博弈中的非合作参与者，研究证明在最佳响应与近似响应场景下，纳什均衡分别实现2-近似与约2.29-近似，实验结果在真实网络上验证了该方法的有效性。

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.

研究动机与目标

• 解决去中心化社交网络中缺乏中央权威机构的谣言控制挑战。
• 建模自利个体的行为，这些个体虽会引发正向信息传播，但目标是最大化自身效用。
• 分析在非合作、分布式环境下，有效的谣言阻断是否能够自然涌现。
• 基于参与者对谣言的知晓程度，形式化两种博弈模型——谣言感知博弈与谣言无知博弈。
• 从谣言遏制的近似保证角度，评估所得均衡的性能表现。

提出的方法

• 构建一个谣言阻断博弈，其中参与者通过策略性地决定是否传播或抑制信息以最大化自身私有效用。
• 引入两种博弈变体：谣言感知博弈（参与者知晓谣言是否为假）与谣言无知博弈（参与者缺乏此类知识）。
• 使用博弈论技术分析两种博弈中纳什均衡的存在性与性质。
• 建立理论近似界：在最佳响应动态下实现2-近似，在近似响应动态下实现约2.29-近似。
• 通过在真实社交网络上的实验验证模型，评估所提博弈论策略的实际有效性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在非合作且自利的去中心化网络中，能否实现有效的谣言阻断？
• RQ2 对谣言的认知水平在多大程度上影响谣言阻断结果的稳定性和效率？
• RQ3 在所提出的谣言阻断博弈中，纳什均衡可实现何种近似保证？
• RQ4 在限制谣言传播方面，最佳响应与近似响应策略的性能表现如何比较？
• RQ5 所提出的博弈论模型是否能有效减少真实社交网络拓扑中的谣言传播？

主要发现

• 在谣言感知博弈中，纳什均衡可保证对最优谣言阻断结果的2-近似。
• 在近似响应场景下，纳什均衡的性能边界约为2.29，即 $\frac{2e-1}{e-1}$，相对于最优解。
• 在谣言无知博弈中，尽管参与者缺乏对谣言的了解，仍能实现稳定均衡并具备可证明的近似保证。
• 在真实社交网络上的实验评估表明，所提出的博弈论方法能有效限制谣言传播。
• 理论边界在最佳响应与近似响应动态下均成立，表明该解决方案具有鲁棒性。