Author: Olle Abrahamsson

Publisher: Linköping University Electronic Press

Published: 2024-04-17

Total Pages: 156

ISBN-13: 9180755992

This thesis studies two problems defined on complex networks, of which the first explores a conceivable extension of structural balance theory and the other concerns convergence issues in opinion dynamics. In the first half of the thesis we discuss possible definitions of structural balance conditions in a network with preference orderings as node attributes. The main result is that for the case with three alternatives (A, B, C) we reduce the (3!)3 = 216 possible configurations of triangles to 10 equivalence classes, and use these as measures of balance of a triangle towards possible extensions of structural balance theory. Moreover, we derive a general formula for the number of equivalent classes for preferences on n alternatives. Finally, we analyze a real-world data set and compare its empirical distribution of triangle equivalence classes to a null hypothesis in which preferences are randomly assigned to the nodes. The second half of the thesis concerns an opinion dynamics model in which each agent takes a random Bernoulli distributed action whose probability is updated at each discrete time step, and we prove that this model converges almost surely to consensus. We also provide a detailed critique of a claimed proof of this result in the literature. We generalize the result by proving that the assumption of irreducibility in the original model is not necessary. Furthermore, we prove as a corollary of the generalized result that the almost sure convergence to consensus holds also in the presence of a fully stubborn agent which never changes its opinion. In addition, we show that the model, in both the original and generalized cases, converges to consensus also in rth moment. Avhandlingen studerar två problem definierade på komplexa nätverk, varav det första utforskar en tänkbar utökning av strukturell balansteori och det andra behandlar konvergensfrågor inom opinionsdynamik. I avhandlingens första hälft diskuteras möjliga definitioner på villkor för strukturell balans i ett nätverk med preferensordningar som nodattribut. Huvudresultatet är att för fallet med tre alternativ (A, B, C) så kan de (3!)3 = 216 möjliga konfigurationerna av trianglar reduceras till 10 ekvivalensklasser, vilka används som mått på en triangels balans som ett steg mot möjliga utökningar av strukturell balansteori. Vi härleder även en generell formel för antalet ekvivalensklasser för preferensordningar med n alternativ. Slutligen analyseras en empirisk datamängd och dess empiriska sannolikhetsfördelning av triangel-ekvivalensklasser jämförs med en nollhypotes i vilken preferenser tilldelas noderna slumpmässigt. Den andra hälften av avhandlingen rör en opinionsdynamikmodell där varje agent agerar slumpmässigt enligt en Bernoullifördelning vars sannolikhet uppdateras vid varje diskret tidssteg, och vi bevisar att denna modell konvergerar nästan säkert till konsensus. Vi ger också en detaljerad kritik av ett påstått bevis av detta resultat i litteraturen. Vi generaliserar resultatet genom att visa att antagandet om irreducibilitet i den ursprungliga modellen inte är nödvändigt. Vidare visar vi, som följdsats av det generaliserade resultatet, att den nästan säkra konvergensen till konsensus även håller om en agent är fullständigt envis och aldrig byter åsikt. I tillägg till detta visar vi att modellen, både i det ursprungliga och i det generaliserade fallet, konvergerar till konsensus även i r:te ordningens moment.