SlideShare a Scribd company logo
1 of 24
Download to read offline
Scale-free percolation
Remco van der Hofstad

Workshop on Modern Random Graphs and Applications, Yandex, Moscow, October 24-26, 2013

Joint work with:
Mia Deijfen (Stockholm)
Gerard Hooghiemstra (TU Delft)
Yeast protein interaction network

Internet topology in 2001

Figure 2 | Ye a s t p ro te in in te ra c tio n n e tw o rk . A m a p o f p ro tein – p ro tein in tera c tio n s 18 in

Complex networks
Scale-free paradigm

10000

10000
"971108.out"
exp(7.68585) * x ** ( -2.15632 )

1000

1000

100

100

10

10

1

10

ǣũ§Ã¥Â£¡¾
ÆÄÅ Ä Á À ¿

1

100

1

1

Ø
ÎÖ Û Ú ÙØ Ñ
tÞ6 Ñ6¥dÑ©Ð $Ü Ö Ã Ö Ù6ˆÎ ÙÖ Ä GÓ ©Ã Ö 6UEÑ©Ð ÎEÑ Sà UÑ6¡Ó¥aÑ©(Î $Ì
ß ÏÝ Ü
× ÏÖ Õ Ô Ò ÐÏ Í

Loglog plot of degree sequences in Internet Movie Data Base (2007)
and in the AS graph (FFF97)
10000
10000
981205.out
exp(8.11393) * x ** ( -2.20288 )
1000

1000

100

100
Small-world paradigm

Gay.eu histogram for user distance in 200812 (1656328424 values)
1e8

LiveJournal histogram for user distance in 2007 (8279218338 values)

0.35

6

0.30

5

0.25
Density

0.40

7

Frequency

8

4

0.20

3

0.15

2

0.10

1

0.05

00

2

4

6
Distance

8

10

12

0.000

5

10
Distance

15

20

Distances in social networks gay.eu on December 2008 and
livejournal in 2007.
Random graphs for complex networks
Inhomogeneous random graph:
Vertex set [n] = {1, . . . , n}, edge ij independently present w.p. pij .
˝
Example: Erdos-Rényi model, for which p = λ/n for some λ  0.
Configuration model: Vertices in [n] have prescribed degree,
graph constructed by pairing half-edges.
Preferential attachment model: Growing network, new vertices
more likely to attach to old vertices having high degree.

Models typically are non-spatial and have small clustering.
AIM: construct simple spatial scale-free random graph model.
Rank-1 inhomogeneous random graph
Norros-Reittu model: Equip each vertex i ∈ [n] = {1, . . . , n} with
random weight Wi, where (Wi)i∈[n] are i.i.d. random variables.
Attach edge with probability pij between vertices i and j, where
pij = 1 − e−λWiWj /n.
Different edges are conditionally independent given weights, and
λ  0 is parameter.
˝
Retrieve Erdos-Rényi RG with p = 1 − e−λ/n when Wi ≡ 1.
Related models:
Chung-Lu model: pij = (WiWj /n) ∧ 1;
Generalized random graph: pij = WiWj /(n + WiWj );
Janson (2010): General conditions for asymptotic equivalence.
Properties IRG: Degrees
Denote proportion of vertices with degree k by
(n)
Pk =

1
n

1{Di=k},
i∈[n]

where Di denotes degree of vertex i.
Let E[W ]  ∞. Then model is sparse:
(n)

P

Pk −→ pk

where

−W W

pk = E e

k

k!

,

and W ∼ F. In particular,
l≥k

pl ∼ ck −(τ −1)

iff

P(W ≥ k) ∼ ck −(τ −1).

Thus,
scale-free degrees

iff

scale-free weights.
Properties IRG: Percolation
Let Cmax denote largest connected component.
Theorem 0. [Chu-Lu 03, Bol-Jan-Rio 07].
P

|Cmax|/n −→ ζ,
where ζ  0 precisely when λ  1/E[W 2].
Note: ζ  0 for every λ  0 when E[W 2] = ∞, i.e., when τ ∈ (2, 3) :
instantaneous percolation when finite-mean,
infinite-variance, degrees.
Further properties:
Graph distances logarithmic when τ  3, doubly logarithmic
when τ ∈ (2, 3);
Model has asymptotically zero clustering, i.e., few triangles;
Model non-spatial and finite.
Long-range percolation
Consider model on Zd where we attach edge between x, y ∈ Zd
independently with probability
α

px,y = 1 − e−λ/|x−y| .
Degree distribution:
Dx =

Ix,y ,
y∈Zd

with Ix,y independent Bernoulli variables with success prob. pxy .
Properties:
Percolation function continuous when α ∈ (d, 2d) (Berger 02);
Graph distances polylogarithmic when α ∈ (d, 2d) (Biskup 04);
Model has high clustering, i.e., many triangles;
Model never scale-free, i.e., either degrees are infinite a.s., or
have thin tails;
Instantaneous percolation only when degrees are infinite a.s.
Percolation in random environment
Equip each vertex x ∈ Zd with random weight Wx, where
(Wx)x∈Zd are i.i.d. random variables.

Conditionally on weights, edges in graph are independent, and
probability that edge between x and y is present equals
α

pxy = 1 − e−λWxWy /|x−y| .

Long-range nature determined by parameter α  0.
Percolative properties determined by parameter λ  0.
Inhomogeneity determined by distribution of (Wx).
Related models
Model interpolates between
long-range percolation, obtained when Wx ≡ 1;
inhomogeneous random graphs, more precisely,
Poissonian random graph or Norros-Reittu model (06).
small-world model, which has torus as vertex set, and rare
macroscopic connections. We have connections on all length
scales.

Investigate:
Degree structure: How many neighbors do vertices have?
Percolation: For which λ  0 is there infinite component?
Distances: What is graph distance x and y as |x − y| → ∞?
Degrees
Special attention to weights with power-law distribution:
P(Wx ≥ w) = w−(τ −1)L(w),
where τ  1, w → L(w) is slowly varying. (Often take L(w) ≡ c.)
Theorem 1 (Infinite degrees). P(D0 = ∞|W0  0) = 1 when either
α ≤ d, or α  d for power-law weights with γ = α(τ − 1)/d  1.
Theorem 2 (Power-law degrees). For power-law weights, when
α  d and γ = α(τ − 1)/d  1, there exists a function s → (s) that
is slowly varying at infinity s.t.
P(D0  s) = s−γ (s).
Power-law degrees in percolation model:
Scale-free percolation.
Degrees: Proof Theorem 1
W.l.o.g. take λ = 1. First take α  0, so that γ = α(τ − 1)/d  1 implies τ ∈ (1, 2). For power-law weight distributions with τ ∈ (1, 2),
E[Wy 1{Wy ≤s}] = Θ(s2−τ ).
Thus, when γ = α(τ − 1)/d ≤ 1, using 1 − e−x ≥ x1[0,1](x)/2,
α

E 1 − e−wWy /|y|

P((0, y) occupied|W0 = w)=
y=0

y=0

≥

1
2

E wWy /|y|α 1{Wy ≤|y|α /w}
y=0

1

≥ Cw−(2−τ )
y=0

|y|α(τ −1)

= ∞.

By Borel-Cantelli, implies that P(D0 = ∞|W0 = w) = 1 when w  0.
Similar (and easier) when α ≤ d.
Degrees: Proof Theorem 2
Crucially use that, for α  d, as a → ∞,
α

(1 − e−a/|y| ) = vd,α ad/α (1 + o(1)).
y=0

Thus, when w  1 is large, and with ξ = vd,α E[W d/α ]  ∞,
α

1 − E e−wWy /|y|

E[D0|W0 = w] =

≈ ξwd/α ,

y=0

Conditionally on W0 = w, D0 is sum independent indicators, and
thus highly concentrated when mean is large, i.e.,
P(D0 ≥ s) ≈ P(W0 ≥ (s/ξ)α/d) ≈ (s)s−α(τ −1)/d = (s)s−γ .
γ  1 : finite-mean degrees;
γ  2 : finite-variance degrees.
Percolation critical value
From now on, assume that long-range parameter α  d and powerlaw exponent γ = α(τ − 1)/d  1.
Write x ←→ y when there is path of occupied bonds connecting x
and y. Let C(x) = {y : x ←→ y} be cluster of x.

Percolation probability: θ(λ) = P(|C(0)| = ∞).
Critical percolation value: λc = inf{λ : θ(λ)  0}.

Theorem 3 (Finiteness critical value).
(a) λc  ∞ in d ≥ 2 if P(W = 0)  1.
(b) λc  ∞ in d = 1 if α ∈ (1, 2], P(W = 0)  1.
(c) λc = ∞ in d = 1 if α  2, γ = α(τ − 1)/d  2.
Percolation critical value: positivity
Theorem 4 (Positivity critical value).
λc  0 when γ = α(τ − 1)/d  2.

Theorem 5 (Zero critical value).
λc = 0 when γ = α(τ − 1)/d ∈ (1, 2), i.e., θ(λ)  0 for every λ  0.

Identical to Norros-Reittu model, novel for percolation models:
Norros-Reittu model: G = Kn, pij = 1 − e−λWiWj /n. Giant component
exists for every λ  0 when variance degrees is infinite.
NR-model: degrees have same number of moments as weights W.
Proof Theorem 4 for E[W 2]  ∞
When |C(0)| = ∞, there exists paths of arbitrary length from origin:
n

θ(λ) ≤

P((xi−1, xi) occupied) =
x1 ,...,xn

pxi−1,xi ,

E
x1 ,...,xn

i=1

where sum is over distinct vertices, with x0 = 0. Bound
−α

px,y = 1 − e−λWxWy |x−y|

≤ λWxWy |x − y|−α :

n

θ(λ)≤ λn

Wxi−1 Wxi |xi−1 − xi|−α

E
x1 ,...,xn

i=1
n

n

2

=λ

−α

2 n−1

|xi−1 − xi|

E[W ] E[W ]
x1 ,...,xn

i=1

−α

2

≤ λE[W ]

|x|
x=0

n

.
Proof Theorem 4 for E[W 2] = ∞
Now, instead use Cauchy-Schwarz and bound
−α

px,y = 1 − e−λWxWy |x−y|

≤ λWxWy |x − y|−α ∧ 1 :

n

θ(λ)≤

λWxi−1 Wxi |xi−1 − xi|−α ∧ 1

E
x1 ,...,xn

≤

E

i=1
−α

λW0W1|x|

∧1

2 1/2 n

.

x=0

Key estimate: if P(W ≥ w) ≤ cw−(τ −1) with τ ∈ (1, 3), then
g(u) ≡ E

W1W2/u ∧ 1

2

≤ C(1 + log u)u−(τ −1).

α(τ − 1)/2  d when γ = α(τ − 1)/d  2, so above sum finite.
Proof Thm. 5: Renormalization for γ ∈ (1, 2)
Prove θ(λ)  0 for any λ  0 small.
Take rλ large. By extreme value theory,
d/(τ −1)

max Wx = ΘP(rλ

|x|rλ

).

For x ∈ Zd, let x(λ) be maximal weight vertex in {y : |y − rλx| ≤ rλ}.
Say (x, y) occupied when (x(λ), y(λ)) occupied.
For nearest-neighbor x, y, and with high probability,
−α

2d/(τ −1)−α

P((x, y) occ. | (Wx)x∈Zd ) ≈ 1 − e−λWx(λ)Wy(λ)rλ ≈ 1 − e−λrλ

.

Note 2d/(τ − 1) − α  0 precisely when γ = α(τ − 1)/d  2.
2d/(τ −1)−α

Take rλ so large that λrλ
1. Then nearest-neighbor percolation model supercritical for small λ  0. Implies that θ(λ)  0.
Distances: infinite variance
Theorem 6 (Loglog distances for infinite variance degrees).
Fix λ  0. For γ ∈ (1, 2) and any η  0,
lim P d(0, x) ≤ (1 + η)

|x|→∞

2 log log |x|
0 ←→ x = 1.
| log(γ − 1)|

and
lim P d(0, x) ≥ (1 − η)

|x|→∞

2 log log |x|
= 1,
| log(κ)|

where κ = (γ ∧ α/d) − 1.

Identical to distance results for Norros-Reittu model (Chung-Lu 06,
Norros-Reittu 06).
Distances: finite variance
Theorem 7. (Logarithmic bounds for finite variance degrees)
Fix λ  λc. For γ = α(τ − 1)/d  2, there exists an η  0 such that
lim P(d(0, x) ≥ η log |x|) = 1.

|x|→∞

Phase transition for distances depending on whether degrees
have finite or infinite variance.

Theorem 8 (Polynomial lower bound distances).
Fix λ  λc. For γ = α(τ − 1)/d  2 and α  2d, there exists ε  0
such that
lim P(d(0, x) ≥ |x|ε) = 1.
|x|→∞

Similar to long-range percolation (Biskup 04, Berger 04).
Open problems
Critical behavior:
Continuity percolation function? What is upper-critical dimension?
˝
Norros-Reittu model: Scaling limit same as for Erdos-Rényi random graph when γ  3, different when γ ∈ (2, 3). (BvdHvL(09a,b)).
Distances:
What happens when α  2d, γ  2?
Precise behavior for α ∈ (d, 2d), γ  2? Polylogarithmic as for longrange percolation: Biskup (04): (log |x|)∆, where ∆ = log2(2d/α)?
Diameter for α  d or γ  1.
Benjamini, Kesten, Peres and Schramm (04): For long-random percolation, diam(C∞) = d/(d − α) a.s. Is diameter in our model also
bounded?
Open problems
Processes on scale-free percolation cluster:
Random walks, contact process, Ising model,...
Expect interpolation between results on long-range percolation
cluster and on power-law random graph.

Other spatial models:
Can one define a spatial preferential attachment model on Zd?
On torus: Work by Jordan (2010), Flaxman, Frieze, Vera (06,07):
Focus is on degree sequence.
SPAM: Janssen, Pralat, Wilson (11): also geometry investigated.
Spatial configuration model on Zd?
Interesting work by Deijfen and collaborators. Related to matching
problems and percolation.
Literature scale-free percolation
[1] Berger. Transience, recurrence and critical behavior for long-range
percolation. Preprint, arXiv:math/0409021v1, (2004).
[2] Berger. A lower bound for chemical distances in sparse long-range
percolation models. Comm. Math. Phys. 226, 531–558, (2002).
[3] Biskup. On the scaling of the chemical distance in long-range percolation models, Ann. Probab. 32, 2933–2977, (2004).
[4] Deijfen, van der Hofstad and Hooghiemstra.
Scale-free percolation. AIHP 49(3), 817–838, (2013).
[5] Norros and Reittu. On a conditionally Poissonian graph process. Adv.
Appl. Probab. 38, 59–75, (2006).

More Related Content

What's hot

tensor-decomposition
tensor-decompositiontensor-decomposition
tensor-decomposition
Kenta Oono
 
The Universal Measure for General Sources and its Application to MDL/Bayesian...
The Universal Measure for General Sources and its Application to MDL/Bayesian...The Universal Measure for General Sources and its Application to MDL/Bayesian...
The Universal Measure for General Sources and its Application to MDL/Bayesian...
Joe Suzuki
 
[Vvedensky d.] group_theory,_problems_and_solution(book_fi.org)
[Vvedensky d.] group_theory,_problems_and_solution(book_fi.org)[Vvedensky d.] group_theory,_problems_and_solution(book_fi.org)
[Vvedensky d.] group_theory,_problems_and_solution(book_fi.org)
Dabe Milli
 
Change of variables in double integrals
Change of variables in double integralsChange of variables in double integrals
Change of variables in double integrals
Tarun Gehlot
 

What's hot (20)

The Kernel Trick
The Kernel TrickThe Kernel Trick
The Kernel Trick
 
Robust Control of Uncertain Switched Linear Systems based on Stochastic Reach...
Robust Control of Uncertain Switched Linear Systems based on Stochastic Reach...Robust Control of Uncertain Switched Linear Systems based on Stochastic Reach...
Robust Control of Uncertain Switched Linear Systems based on Stochastic Reach...
 
The multilayer perceptron
The multilayer perceptronThe multilayer perceptron
The multilayer perceptron
 
RuFiDiM
RuFiDiMRuFiDiM
RuFiDiM
 
Lecture6 svdd
Lecture6 svddLecture6 svdd
Lecture6 svdd
 
A Szemerédi-type theorem for subsets of the unit cube
A Szemerédi-type theorem for subsets of the unit cubeA Szemerédi-type theorem for subsets of the unit cube
A Szemerédi-type theorem for subsets of the unit cube
 
Beam theory
Beam theoryBeam theory
Beam theory
 
tensor-decomposition
tensor-decompositiontensor-decomposition
tensor-decomposition
 
The Universal Measure for General Sources and its Application to MDL/Bayesian...
The Universal Measure for General Sources and its Application to MDL/Bayesian...The Universal Measure for General Sources and its Application to MDL/Bayesian...
The Universal Measure for General Sources and its Application to MDL/Bayesian...
 
MDL/Bayesian Criteria based on Universal Coding/Measure
MDL/Bayesian Criteria based on Universal Coding/MeasureMDL/Bayesian Criteria based on Universal Coding/Measure
MDL/Bayesian Criteria based on Universal Coding/Measure
 
[Vvedensky d.] group_theory,_problems_and_solution(book_fi.org)
[Vvedensky d.] group_theory,_problems_and_solution(book_fi.org)[Vvedensky d.] group_theory,_problems_and_solution(book_fi.org)
[Vvedensky d.] group_theory,_problems_and_solution(book_fi.org)
 
Multilinear singular integrals with entangled structure
Multilinear singular integrals with entangled structureMultilinear singular integrals with entangled structure
Multilinear singular integrals with entangled structure
 
Program on Quasi-Monte Carlo and High-Dimensional Sampling Methods for Applie...
Program on Quasi-Monte Carlo and High-Dimensional Sampling Methods for Applie...Program on Quasi-Monte Carlo and High-Dimensional Sampling Methods for Applie...
Program on Quasi-Monte Carlo and High-Dimensional Sampling Methods for Applie...
 
Low Complexity Regularization of Inverse Problems - Course #2 Recovery Guaran...
Low Complexity Regularization of Inverse Problems - Course #2 Recovery Guaran...Low Complexity Regularization of Inverse Problems - Course #2 Recovery Guaran...
Low Complexity Regularization of Inverse Problems - Course #2 Recovery Guaran...
 
QMC Opening Workshop, High Accuracy Algorithms for Interpolating and Integrat...
QMC Opening Workshop, High Accuracy Algorithms for Interpolating and Integrat...QMC Opening Workshop, High Accuracy Algorithms for Interpolating and Integrat...
QMC Opening Workshop, High Accuracy Algorithms for Interpolating and Integrat...
 
L. Jonke - A Twisted Look on Kappa-Minkowski: U(1) Gauge Theory
L. Jonke - A Twisted Look on Kappa-Minkowski: U(1) Gauge TheoryL. Jonke - A Twisted Look on Kappa-Minkowski: U(1) Gauge Theory
L. Jonke - A Twisted Look on Kappa-Minkowski: U(1) Gauge Theory
 
Program on Quasi-Monte Carlo and High-Dimensional Sampling Methods for Applie...
Program on Quasi-Monte Carlo and High-Dimensional Sampling Methods for Applie...Program on Quasi-Monte Carlo and High-Dimensional Sampling Methods for Applie...
Program on Quasi-Monte Carlo and High-Dimensional Sampling Methods for Applie...
 
Numerical solution of boundary value problems by piecewise analysis method
Numerical solution of boundary value problems by piecewise analysis methodNumerical solution of boundary value problems by piecewise analysis method
Numerical solution of boundary value problems by piecewise analysis method
 
Model Selection with Piecewise Regular Gauges
Model Selection with Piecewise Regular GaugesModel Selection with Piecewise Regular Gauges
Model Selection with Piecewise Regular Gauges
 
Change of variables in double integrals
Change of variables in double integralsChange of variables in double integrals
Change of variables in double integrals
 

Viewers also liked (8)

Всеволод Струкчинский: Node.js
Всеволод Струкчинский: Node.jsВсеволод Струкчинский: Node.js
Всеволод Струкчинский: Node.js
 
Yandex20131017 Ageev
Yandex20131017 AgeevYandex20131017 Ageev
Yandex20131017 Ageev
 
Денис Чистяков: Паттерны проектирования
Денис Чистяков: Паттерны проектированияДенис Чистяков: Паттерны проектирования
Денис Чистяков: Паттерны проектирования
 
Iiguerramundial
IiguerramundialIiguerramundial
Iiguerramundial
 
5 samosvat
5 samosvat5 samosvat
5 samosvat
 
4 litvak
4 litvak4 litvak
4 litvak
 
4 musatov
4 musatov4 musatov
4 musatov
 
5 ostroumova
5 ostroumova5 ostroumova
5 ostroumova
 

Similar to 1 hofstad

Similar to 1 hofstad (20)

Maximum likelihood estimation of regularisation parameters in inverse problem...
Maximum likelihood estimation of regularisation parameters in inverse problem...Maximum likelihood estimation of regularisation parameters in inverse problem...
Maximum likelihood estimation of regularisation parameters in inverse problem...
 
CLIM Fall 2017 Course: Statistics for Climate Research, Statistics of Climate...
CLIM Fall 2017 Course: Statistics for Climate Research, Statistics of Climate...CLIM Fall 2017 Course: Statistics for Climate Research, Statistics of Climate...
CLIM Fall 2017 Course: Statistics for Climate Research, Statistics of Climate...
 
Andreas Eberle
Andreas EberleAndreas Eberle
Andreas Eberle
 
Ph 101-9 QUANTUM MACHANICS
Ph 101-9 QUANTUM MACHANICSPh 101-9 QUANTUM MACHANICS
Ph 101-9 QUANTUM MACHANICS
 
The Gaussian Hardy-Littlewood Maximal Function
The Gaussian Hardy-Littlewood Maximal FunctionThe Gaussian Hardy-Littlewood Maximal Function
The Gaussian Hardy-Littlewood Maximal Function
 
Applications of Differential Calculus in real life
Applications of Differential Calculus in real life Applications of Differential Calculus in real life
Applications of Differential Calculus in real life
 
Litvinenko_RWTH_UQ_Seminar_talk.pdf
Litvinenko_RWTH_UQ_Seminar_talk.pdfLitvinenko_RWTH_UQ_Seminar_talk.pdf
Litvinenko_RWTH_UQ_Seminar_talk.pdf
 
Aggressive Sampling for Multi-class to Binary Reduction with Applications to ...
Aggressive Sampling for Multi-class to Binary Reduction with Applications to ...Aggressive Sampling for Multi-class to Binary Reduction with Applications to ...
Aggressive Sampling for Multi-class to Binary Reduction with Applications to ...
 
Density theorems for Euclidean point configurations
Density theorems for Euclidean point configurationsDensity theorems for Euclidean point configurations
Density theorems for Euclidean point configurations
 
IVR - Chapter 1 - Introduction
IVR - Chapter 1 - IntroductionIVR - Chapter 1 - Introduction
IVR - Chapter 1 - Introduction
 
Integration
IntegrationIntegration
Integration
 
Physical Chemistry Assignment Help
Physical Chemistry Assignment HelpPhysical Chemistry Assignment Help
Physical Chemistry Assignment Help
 
Multivriada ppt ms
Multivriada   ppt msMultivriada   ppt ms
Multivriada ppt ms
 
Numerical solution of the Schr¨odinger equation
Numerical solution of the Schr¨odinger equationNumerical solution of the Schr¨odinger equation
Numerical solution of the Schr¨odinger equation
 
Bayesian inference on mixtures
Bayesian inference on mixturesBayesian inference on mixtures
Bayesian inference on mixtures
 
Cs jog
Cs jogCs jog
Cs jog
 
Solution to schrodinger equation with dirac comb potential
Solution to schrodinger equation with dirac comb potential Solution to schrodinger equation with dirac comb potential
Solution to schrodinger equation with dirac comb potential
 
Sol83
Sol83Sol83
Sol83
 
Sol83
Sol83Sol83
Sol83
 
A Szemeredi-type theorem for subsets of the unit cube
A Szemeredi-type theorem for subsets of the unit cubeA Szemeredi-type theorem for subsets of the unit cube
A Szemeredi-type theorem for subsets of the unit cube
 

More from Yandex

Как принять/организовать работу по поисковой оптимизации сайта, Сергей Царик,...
Как принять/организовать работу по поисковой оптимизации сайта, Сергей Царик,...Как принять/организовать работу по поисковой оптимизации сайта, Сергей Царик,...
Как принять/организовать работу по поисковой оптимизации сайта, Сергей Царик,...
Yandex
 
Структурированные данные, Юлия Тихоход, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
Структурированные данные, Юлия Тихоход, лекция в Школе вебмастеров ЯндексаСтруктурированные данные, Юлия Тихоход, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
Структурированные данные, Юлия Тихоход, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
Yandex
 
Представление сайта в поиске, Сергей Лысенко, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
Представление сайта в поиске, Сергей Лысенко, лекция в Школе вебмастеров ЯндексаПредставление сайта в поиске, Сергей Лысенко, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
Представление сайта в поиске, Сергей Лысенко, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
Yandex
 
Плохие методы продвижения сайта, Екатерины Гладких, лекция в Школе вебмастеро...
Плохие методы продвижения сайта, Екатерины Гладких, лекция в Школе вебмастеро...Плохие методы продвижения сайта, Екатерины Гладких, лекция в Школе вебмастеро...
Плохие методы продвижения сайта, Екатерины Гладких, лекция в Школе вебмастеро...
Yandex
 
Основные принципы ранжирования, Сергей Царик и Антон Роменский, лекция в Школ...
Основные принципы ранжирования, Сергей Царик и Антон Роменский, лекция в Школ...Основные принципы ранжирования, Сергей Царик и Антон Роменский, лекция в Школ...
Основные принципы ранжирования, Сергей Царик и Антон Роменский, лекция в Школ...
Yandex
 
Основные принципы индексирования сайта, Александр Смирнов, лекция в Школе веб...
Основные принципы индексирования сайта, Александр Смирнов, лекция в Школе веб...Основные принципы индексирования сайта, Александр Смирнов, лекция в Школе веб...
Основные принципы индексирования сайта, Александр Смирнов, лекция в Школе веб...
Yandex
 
Мобильное приложение: как и зачем, Александр Лукин, лекция в Школе вебмастеро...
Мобильное приложение: как и зачем, Александр Лукин, лекция в Школе вебмастеро...Мобильное приложение: как и зачем, Александр Лукин, лекция в Школе вебмастеро...
Мобильное приложение: как и зачем, Александр Лукин, лекция в Школе вебмастеро...
Yandex
 
Сайты на мобильных устройствах, Олег Ножичкин, лекция в Школе вебмастеров Янд...
Сайты на мобильных устройствах, Олег Ножичкин, лекция в Школе вебмастеров Янд...Сайты на мобильных устройствах, Олег Ножичкин, лекция в Школе вебмастеров Янд...
Сайты на мобильных устройствах, Олег Ножичкин, лекция в Школе вебмастеров Янд...
Yandex
 
Качественная аналитика сайта, Юрий Батиевский, лекция в Школе вебмастеров Янд...
Качественная аналитика сайта, Юрий Батиевский, лекция в Школе вебмастеров Янд...Качественная аналитика сайта, Юрий Батиевский, лекция в Школе вебмастеров Янд...
Качественная аналитика сайта, Юрий Батиевский, лекция в Школе вебмастеров Янд...
Yandex
 
Что можно и что нужно измерять на сайте, Петр Аброськин, лекция в Школе вебма...
Что можно и что нужно измерять на сайте, Петр Аброськин, лекция в Школе вебма...Что можно и что нужно измерять на сайте, Петр Аброськин, лекция в Школе вебма...
Что можно и что нужно измерять на сайте, Петр Аброськин, лекция в Школе вебма...
Yandex
 
Как правильно поставить ТЗ на создание сайта, Алексей Бородкин, лекция в Школ...
Как правильно поставить ТЗ на создание сайта, Алексей Бородкин, лекция в Школ...Как правильно поставить ТЗ на создание сайта, Алексей Бородкин, лекция в Школ...
Как правильно поставить ТЗ на создание сайта, Алексей Бородкин, лекция в Школ...
Yandex
 
Как защитить свой сайт, Пётр Волков, лекция в Школе вебмастеров
Как защитить свой сайт, Пётр Волков, лекция в Школе вебмастеровКак защитить свой сайт, Пётр Волков, лекция в Школе вебмастеров
Как защитить свой сайт, Пётр Волков, лекция в Школе вебмастеров
Yandex
 
Как правильно составить структуру сайта, Дмитрий Сатин, лекция в Школе вебмас...
Как правильно составить структуру сайта, Дмитрий Сатин, лекция в Школе вебмас...Как правильно составить структуру сайта, Дмитрий Сатин, лекция в Школе вебмас...
Как правильно составить структуру сайта, Дмитрий Сатин, лекция в Школе вебмас...
Yandex
 
Технические особенности создания сайта, Дмитрий Васильева, лекция в Школе веб...
Технические особенности создания сайта, Дмитрий Васильева, лекция в Школе веб...Технические особенности создания сайта, Дмитрий Васильева, лекция в Школе веб...
Технические особенности создания сайта, Дмитрий Васильева, лекция в Школе веб...
Yandex
 
Конструкторы для отдельных элементов сайта, Елена Першина, лекция в Школе веб...
Конструкторы для отдельных элементов сайта, Елена Першина, лекция в Школе веб...Конструкторы для отдельных элементов сайта, Елена Першина, лекция в Школе веб...
Конструкторы для отдельных элементов сайта, Елена Першина, лекция в Школе веб...
Yandex
 
Контент для интернет-магазинов, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмастеров ...
Контент для интернет-магазинов, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмастеров ...Контент для интернет-магазинов, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмастеров ...
Контент для интернет-магазинов, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмастеров ...
Yandex
 
Как написать хороший текст для сайта, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмас...
Как написать хороший текст для сайта, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмас...Как написать хороший текст для сайта, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмас...
Как написать хороший текст для сайта, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмас...
Yandex
 
Usability и дизайн - как не помешать пользователю, Алексей Иванов, лекция в Ш...
Usability и дизайн - как не помешать пользователю, Алексей Иванов, лекция в Ш...Usability и дизайн - как не помешать пользователю, Алексей Иванов, лекция в Ш...
Usability и дизайн - как не помешать пользователю, Алексей Иванов, лекция в Ш...
Yandex
 
Cайт. Зачем он и каким должен быть, Алексей Иванов, лекция в Школе вебмастеро...
Cайт. Зачем он и каким должен быть, Алексей Иванов, лекция в Школе вебмастеро...Cайт. Зачем он и каким должен быть, Алексей Иванов, лекция в Школе вебмастеро...
Cайт. Зачем он и каким должен быть, Алексей Иванов, лекция в Школе вебмастеро...
Yandex
 

More from Yandex (20)

Предсказание оттока игроков из World of Tanks
Предсказание оттока игроков из World of TanksПредсказание оттока игроков из World of Tanks
Предсказание оттока игроков из World of Tanks
 
Как принять/организовать работу по поисковой оптимизации сайта, Сергей Царик,...
Как принять/организовать работу по поисковой оптимизации сайта, Сергей Царик,...Как принять/организовать работу по поисковой оптимизации сайта, Сергей Царик,...
Как принять/организовать работу по поисковой оптимизации сайта, Сергей Царик,...
 
Структурированные данные, Юлия Тихоход, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
Структурированные данные, Юлия Тихоход, лекция в Школе вебмастеров ЯндексаСтруктурированные данные, Юлия Тихоход, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
Структурированные данные, Юлия Тихоход, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
 
Представление сайта в поиске, Сергей Лысенко, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
Представление сайта в поиске, Сергей Лысенко, лекция в Школе вебмастеров ЯндексаПредставление сайта в поиске, Сергей Лысенко, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
Представление сайта в поиске, Сергей Лысенко, лекция в Школе вебмастеров Яндекса
 
Плохие методы продвижения сайта, Екатерины Гладких, лекция в Школе вебмастеро...
Плохие методы продвижения сайта, Екатерины Гладких, лекция в Школе вебмастеро...Плохие методы продвижения сайта, Екатерины Гладких, лекция в Школе вебмастеро...
Плохие методы продвижения сайта, Екатерины Гладких, лекция в Школе вебмастеро...
 
Основные принципы ранжирования, Сергей Царик и Антон Роменский, лекция в Школ...
Основные принципы ранжирования, Сергей Царик и Антон Роменский, лекция в Школ...Основные принципы ранжирования, Сергей Царик и Антон Роменский, лекция в Школ...
Основные принципы ранжирования, Сергей Царик и Антон Роменский, лекция в Школ...
 
Основные принципы индексирования сайта, Александр Смирнов, лекция в Школе веб...
Основные принципы индексирования сайта, Александр Смирнов, лекция в Школе веб...Основные принципы индексирования сайта, Александр Смирнов, лекция в Школе веб...
Основные принципы индексирования сайта, Александр Смирнов, лекция в Школе веб...
 
Мобильное приложение: как и зачем, Александр Лукин, лекция в Школе вебмастеро...
Мобильное приложение: как и зачем, Александр Лукин, лекция в Школе вебмастеро...Мобильное приложение: как и зачем, Александр Лукин, лекция в Школе вебмастеро...
Мобильное приложение: как и зачем, Александр Лукин, лекция в Школе вебмастеро...
 
Сайты на мобильных устройствах, Олег Ножичкин, лекция в Школе вебмастеров Янд...
Сайты на мобильных устройствах, Олег Ножичкин, лекция в Школе вебмастеров Янд...Сайты на мобильных устройствах, Олег Ножичкин, лекция в Школе вебмастеров Янд...
Сайты на мобильных устройствах, Олег Ножичкин, лекция в Школе вебмастеров Янд...
 
Качественная аналитика сайта, Юрий Батиевский, лекция в Школе вебмастеров Янд...
Качественная аналитика сайта, Юрий Батиевский, лекция в Школе вебмастеров Янд...Качественная аналитика сайта, Юрий Батиевский, лекция в Школе вебмастеров Янд...
Качественная аналитика сайта, Юрий Батиевский, лекция в Школе вебмастеров Янд...
 
Что можно и что нужно измерять на сайте, Петр Аброськин, лекция в Школе вебма...
Что можно и что нужно измерять на сайте, Петр Аброськин, лекция в Школе вебма...Что можно и что нужно измерять на сайте, Петр Аброськин, лекция в Школе вебма...
Что можно и что нужно измерять на сайте, Петр Аброськин, лекция в Школе вебма...
 
Как правильно поставить ТЗ на создание сайта, Алексей Бородкин, лекция в Школ...
Как правильно поставить ТЗ на создание сайта, Алексей Бородкин, лекция в Школ...Как правильно поставить ТЗ на создание сайта, Алексей Бородкин, лекция в Школ...
Как правильно поставить ТЗ на создание сайта, Алексей Бородкин, лекция в Школ...
 
Как защитить свой сайт, Пётр Волков, лекция в Школе вебмастеров
Как защитить свой сайт, Пётр Волков, лекция в Школе вебмастеровКак защитить свой сайт, Пётр Волков, лекция в Школе вебмастеров
Как защитить свой сайт, Пётр Волков, лекция в Школе вебмастеров
 
Как правильно составить структуру сайта, Дмитрий Сатин, лекция в Школе вебмас...
Как правильно составить структуру сайта, Дмитрий Сатин, лекция в Школе вебмас...Как правильно составить структуру сайта, Дмитрий Сатин, лекция в Школе вебмас...
Как правильно составить структуру сайта, Дмитрий Сатин, лекция в Школе вебмас...
 
Технические особенности создания сайта, Дмитрий Васильева, лекция в Школе веб...
Технические особенности создания сайта, Дмитрий Васильева, лекция в Школе веб...Технические особенности создания сайта, Дмитрий Васильева, лекция в Школе веб...
Технические особенности создания сайта, Дмитрий Васильева, лекция в Школе веб...
 
Конструкторы для отдельных элементов сайта, Елена Першина, лекция в Школе веб...
Конструкторы для отдельных элементов сайта, Елена Першина, лекция в Школе веб...Конструкторы для отдельных элементов сайта, Елена Першина, лекция в Школе веб...
Конструкторы для отдельных элементов сайта, Елена Першина, лекция в Школе веб...
 
Контент для интернет-магазинов, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмастеров ...
Контент для интернет-магазинов, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмастеров ...Контент для интернет-магазинов, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмастеров ...
Контент для интернет-магазинов, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмастеров ...
 
Как написать хороший текст для сайта, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмас...
Как написать хороший текст для сайта, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмас...Как написать хороший текст для сайта, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмас...
Как написать хороший текст для сайта, Катерина Ерошина, лекция в Школе вебмас...
 
Usability и дизайн - как не помешать пользователю, Алексей Иванов, лекция в Ш...
Usability и дизайн - как не помешать пользователю, Алексей Иванов, лекция в Ш...Usability и дизайн - как не помешать пользователю, Алексей Иванов, лекция в Ш...
Usability и дизайн - как не помешать пользователю, Алексей Иванов, лекция в Ш...
 
Cайт. Зачем он и каким должен быть, Алексей Иванов, лекция в Школе вебмастеро...
Cайт. Зачем он и каким должен быть, Алексей Иванов, лекция в Школе вебмастеро...Cайт. Зачем он и каким должен быть, Алексей Иванов, лекция в Школе вебмастеро...
Cайт. Зачем он и каким должен быть, Алексей Иванов, лекция в Школе вебмастеро...
 

Recently uploaded

Why Teams call analytics are critical to your entire business
Why Teams call analytics are critical to your entire businessWhy Teams call analytics are critical to your entire business
Why Teams call analytics are critical to your entire business
panagenda
 

Recently uploaded (20)

FWD Group - Insurer Innovation Award 2024
FWD Group - Insurer Innovation Award 2024FWD Group - Insurer Innovation Award 2024
FWD Group - Insurer Innovation Award 2024
 
Apidays New York 2024 - The Good, the Bad and the Governed by David O'Neill, ...
Apidays New York 2024 - The Good, the Bad and the Governed by David O'Neill, ...Apidays New York 2024 - The Good, the Bad and the Governed by David O'Neill, ...
Apidays New York 2024 - The Good, the Bad and the Governed by David O'Neill, ...
 
Understanding the FAA Part 107 License ..
Understanding the FAA Part 107 License ..Understanding the FAA Part 107 License ..
Understanding the FAA Part 107 License ..
 
DBX First Quarter 2024 Investor Presentation
DBX First Quarter 2024 Investor PresentationDBX First Quarter 2024 Investor Presentation
DBX First Quarter 2024 Investor Presentation
 
EMPOWERMENT TECHNOLOGY GRADE 11 QUARTER 2 REVIEWER
EMPOWERMENT TECHNOLOGY GRADE 11 QUARTER 2 REVIEWEREMPOWERMENT TECHNOLOGY GRADE 11 QUARTER 2 REVIEWER
EMPOWERMENT TECHNOLOGY GRADE 11 QUARTER 2 REVIEWER
 
[BuildWithAI] Introduction to Gemini.pdf
[BuildWithAI] Introduction to Gemini.pdf[BuildWithAI] Introduction to Gemini.pdf
[BuildWithAI] Introduction to Gemini.pdf
 
ICT role in 21st century education and its challenges
ICT role in 21st century education and its challengesICT role in 21st century education and its challenges
ICT role in 21st century education and its challenges
 
Why Teams call analytics are critical to your entire business
Why Teams call analytics are critical to your entire businessWhy Teams call analytics are critical to your entire business
Why Teams call analytics are critical to your entire business
 
MINDCTI Revenue Release Quarter One 2024
MINDCTI Revenue Release Quarter One 2024MINDCTI Revenue Release Quarter One 2024
MINDCTI Revenue Release Quarter One 2024
 
Exploring Multimodal Embeddings with Milvus
Exploring Multimodal Embeddings with MilvusExploring Multimodal Embeddings with Milvus
Exploring Multimodal Embeddings with Milvus
 
Connector Corner: Accelerate revenue generation using UiPath API-centric busi...
Connector Corner: Accelerate revenue generation using UiPath API-centric busi...Connector Corner: Accelerate revenue generation using UiPath API-centric busi...
Connector Corner: Accelerate revenue generation using UiPath API-centric busi...
 
Apidays New York 2024 - Accelerating FinTech Innovation by Vasa Krishnan, Fin...
Apidays New York 2024 - Accelerating FinTech Innovation by Vasa Krishnan, Fin...Apidays New York 2024 - Accelerating FinTech Innovation by Vasa Krishnan, Fin...
Apidays New York 2024 - Accelerating FinTech Innovation by Vasa Krishnan, Fin...
 
MS Copilot expands with MS Graph connectors
MS Copilot expands with MS Graph connectorsMS Copilot expands with MS Graph connectors
MS Copilot expands with MS Graph connectors
 
Strategies for Landing an Oracle DBA Job as a Fresher
Strategies for Landing an Oracle DBA Job as a FresherStrategies for Landing an Oracle DBA Job as a Fresher
Strategies for Landing an Oracle DBA Job as a Fresher
 
Corporate and higher education May webinar.pptx
Corporate and higher education May webinar.pptxCorporate and higher education May webinar.pptx
Corporate and higher education May webinar.pptx
 
Artificial Intelligence Chap.5 : Uncertainty
Artificial Intelligence Chap.5 : UncertaintyArtificial Intelligence Chap.5 : Uncertainty
Artificial Intelligence Chap.5 : Uncertainty
 
Vector Search -An Introduction in Oracle Database 23ai.pptx
Vector Search -An Introduction in Oracle Database 23ai.pptxVector Search -An Introduction in Oracle Database 23ai.pptx
Vector Search -An Introduction in Oracle Database 23ai.pptx
 
CNIC Information System with Pakdata Cf In Pakistan
CNIC Information System with Pakdata Cf In PakistanCNIC Information System with Pakdata Cf In Pakistan
CNIC Information System with Pakdata Cf In Pakistan
 
Apidays New York 2024 - Passkeys: Developing APIs to enable passwordless auth...
Apidays New York 2024 - Passkeys: Developing APIs to enable passwordless auth...Apidays New York 2024 - Passkeys: Developing APIs to enable passwordless auth...
Apidays New York 2024 - Passkeys: Developing APIs to enable passwordless auth...
 
"I see eyes in my soup": How Delivery Hero implemented the safety system for ...
"I see eyes in my soup": How Delivery Hero implemented the safety system for ..."I see eyes in my soup": How Delivery Hero implemented the safety system for ...
"I see eyes in my soup": How Delivery Hero implemented the safety system for ...
 

1 hofstad

  • 1. Scale-free percolation Remco van der Hofstad Workshop on Modern Random Graphs and Applications, Yandex, Moscow, October 24-26, 2013 Joint work with: Mia Deijfen (Stockholm) Gerard Hooghiemstra (TU Delft)
  • 2. Yeast protein interaction network Internet topology in 2001 Figure 2 | Ye a s t p ro te in in te ra c tio n n e tw o rk . A m a p o f p ro tein – p ro tein in tera c tio n s 18 in Complex networks
  • 3. Scale-free paradigm 10000 10000 "971108.out" exp(7.68585) * x ** ( -2.15632 ) 1000 1000 100 100 10 10 1 10 ǣũ§Ã¥Â£¡¾ ÆÄÅ Ä Á À ¿ 1 100 1 1 Ø ÎÖ Û Ú ÙØ Ñ tÞ6 Ñ6¥dÑ©Ð $Ü Ö Ã Ö Ù6ˆÎ ÙÖ Ä GÓ ©Ã Ö 6UEÑ©Ð ÎEÑ Sà UÑ6¡Ó¥aÑ©(Î $Ì ß ÏÝ Ü × ÏÖ Õ Ô Ò ÐÏ Í Loglog plot of degree sequences in Internet Movie Data Base (2007) and in the AS graph (FFF97) 10000 10000 981205.out exp(8.11393) * x ** ( -2.20288 ) 1000 1000 100 100
  • 4. Small-world paradigm Gay.eu histogram for user distance in 200812 (1656328424 values) 1e8 LiveJournal histogram for user distance in 2007 (8279218338 values) 0.35 6 0.30 5 0.25 Density 0.40 7 Frequency 8 4 0.20 3 0.15 2 0.10 1 0.05 00 2 4 6 Distance 8 10 12 0.000 5 10 Distance 15 20 Distances in social networks gay.eu on December 2008 and livejournal in 2007.
  • 5. Random graphs for complex networks Inhomogeneous random graph: Vertex set [n] = {1, . . . , n}, edge ij independently present w.p. pij . ˝ Example: Erdos-Rényi model, for which p = λ/n for some λ 0. Configuration model: Vertices in [n] have prescribed degree, graph constructed by pairing half-edges. Preferential attachment model: Growing network, new vertices more likely to attach to old vertices having high degree. Models typically are non-spatial and have small clustering. AIM: construct simple spatial scale-free random graph model.
  • 6. Rank-1 inhomogeneous random graph Norros-Reittu model: Equip each vertex i ∈ [n] = {1, . . . , n} with random weight Wi, where (Wi)i∈[n] are i.i.d. random variables. Attach edge with probability pij between vertices i and j, where pij = 1 − e−λWiWj /n. Different edges are conditionally independent given weights, and λ 0 is parameter. ˝ Retrieve Erdos-Rényi RG with p = 1 − e−λ/n when Wi ≡ 1. Related models: Chung-Lu model: pij = (WiWj /n) ∧ 1; Generalized random graph: pij = WiWj /(n + WiWj ); Janson (2010): General conditions for asymptotic equivalence.
  • 7. Properties IRG: Degrees Denote proportion of vertices with degree k by (n) Pk = 1 n 1{Di=k}, i∈[n] where Di denotes degree of vertex i. Let E[W ] ∞. Then model is sparse: (n) P Pk −→ pk where −W W pk = E e k k! , and W ∼ F. In particular, l≥k pl ∼ ck −(τ −1) iff P(W ≥ k) ∼ ck −(τ −1). Thus, scale-free degrees iff scale-free weights.
  • 8. Properties IRG: Percolation Let Cmax denote largest connected component. Theorem 0. [Chu-Lu 03, Bol-Jan-Rio 07]. P |Cmax|/n −→ ζ, where ζ 0 precisely when λ 1/E[W 2]. Note: ζ 0 for every λ 0 when E[W 2] = ∞, i.e., when τ ∈ (2, 3) : instantaneous percolation when finite-mean, infinite-variance, degrees. Further properties: Graph distances logarithmic when τ 3, doubly logarithmic when τ ∈ (2, 3); Model has asymptotically zero clustering, i.e., few triangles; Model non-spatial and finite.
  • 9. Long-range percolation Consider model on Zd where we attach edge between x, y ∈ Zd independently with probability α px,y = 1 − e−λ/|x−y| . Degree distribution: Dx = Ix,y , y∈Zd with Ix,y independent Bernoulli variables with success prob. pxy . Properties: Percolation function continuous when α ∈ (d, 2d) (Berger 02); Graph distances polylogarithmic when α ∈ (d, 2d) (Biskup 04); Model has high clustering, i.e., many triangles; Model never scale-free, i.e., either degrees are infinite a.s., or have thin tails; Instantaneous percolation only when degrees are infinite a.s.
  • 10. Percolation in random environment Equip each vertex x ∈ Zd with random weight Wx, where (Wx)x∈Zd are i.i.d. random variables. Conditionally on weights, edges in graph are independent, and probability that edge between x and y is present equals α pxy = 1 − e−λWxWy /|x−y| . Long-range nature determined by parameter α 0. Percolative properties determined by parameter λ 0. Inhomogeneity determined by distribution of (Wx).
  • 11. Related models Model interpolates between long-range percolation, obtained when Wx ≡ 1; inhomogeneous random graphs, more precisely, Poissonian random graph or Norros-Reittu model (06). small-world model, which has torus as vertex set, and rare macroscopic connections. We have connections on all length scales. Investigate: Degree structure: How many neighbors do vertices have? Percolation: For which λ 0 is there infinite component? Distances: What is graph distance x and y as |x − y| → ∞?
  • 12. Degrees Special attention to weights with power-law distribution: P(Wx ≥ w) = w−(τ −1)L(w), where τ 1, w → L(w) is slowly varying. (Often take L(w) ≡ c.) Theorem 1 (Infinite degrees). P(D0 = ∞|W0 0) = 1 when either α ≤ d, or α d for power-law weights with γ = α(τ − 1)/d 1. Theorem 2 (Power-law degrees). For power-law weights, when α d and γ = α(τ − 1)/d 1, there exists a function s → (s) that is slowly varying at infinity s.t. P(D0 s) = s−γ (s). Power-law degrees in percolation model: Scale-free percolation.
  • 13. Degrees: Proof Theorem 1 W.l.o.g. take λ = 1. First take α 0, so that γ = α(τ − 1)/d 1 implies τ ∈ (1, 2). For power-law weight distributions with τ ∈ (1, 2), E[Wy 1{Wy ≤s}] = Θ(s2−τ ). Thus, when γ = α(τ − 1)/d ≤ 1, using 1 − e−x ≥ x1[0,1](x)/2, α E 1 − e−wWy /|y| P((0, y) occupied|W0 = w)= y=0 y=0 ≥ 1 2 E wWy /|y|α 1{Wy ≤|y|α /w} y=0 1 ≥ Cw−(2−τ ) y=0 |y|α(τ −1) = ∞. By Borel-Cantelli, implies that P(D0 = ∞|W0 = w) = 1 when w 0. Similar (and easier) when α ≤ d.
  • 14. Degrees: Proof Theorem 2 Crucially use that, for α d, as a → ∞, α (1 − e−a/|y| ) = vd,α ad/α (1 + o(1)). y=0 Thus, when w 1 is large, and with ξ = vd,α E[W d/α ] ∞, α 1 − E e−wWy /|y| E[D0|W0 = w] = ≈ ξwd/α , y=0 Conditionally on W0 = w, D0 is sum independent indicators, and thus highly concentrated when mean is large, i.e., P(D0 ≥ s) ≈ P(W0 ≥ (s/ξ)α/d) ≈ (s)s−α(τ −1)/d = (s)s−γ . γ 1 : finite-mean degrees; γ 2 : finite-variance degrees.
  • 15. Percolation critical value From now on, assume that long-range parameter α d and powerlaw exponent γ = α(τ − 1)/d 1. Write x ←→ y when there is path of occupied bonds connecting x and y. Let C(x) = {y : x ←→ y} be cluster of x. Percolation probability: θ(λ) = P(|C(0)| = ∞). Critical percolation value: λc = inf{λ : θ(λ) 0}. Theorem 3 (Finiteness critical value). (a) λc ∞ in d ≥ 2 if P(W = 0) 1. (b) λc ∞ in d = 1 if α ∈ (1, 2], P(W = 0) 1. (c) λc = ∞ in d = 1 if α 2, γ = α(τ − 1)/d 2.
  • 16. Percolation critical value: positivity Theorem 4 (Positivity critical value). λc 0 when γ = α(τ − 1)/d 2. Theorem 5 (Zero critical value). λc = 0 when γ = α(τ − 1)/d ∈ (1, 2), i.e., θ(λ) 0 for every λ 0. Identical to Norros-Reittu model, novel for percolation models: Norros-Reittu model: G = Kn, pij = 1 − e−λWiWj /n. Giant component exists for every λ 0 when variance degrees is infinite. NR-model: degrees have same number of moments as weights W.
  • 17. Proof Theorem 4 for E[W 2] ∞ When |C(0)| = ∞, there exists paths of arbitrary length from origin: n θ(λ) ≤ P((xi−1, xi) occupied) = x1 ,...,xn pxi−1,xi , E x1 ,...,xn i=1 where sum is over distinct vertices, with x0 = 0. Bound −α px,y = 1 − e−λWxWy |x−y| ≤ λWxWy |x − y|−α : n θ(λ)≤ λn Wxi−1 Wxi |xi−1 − xi|−α E x1 ,...,xn i=1 n n 2 =λ −α 2 n−1 |xi−1 − xi| E[W ] E[W ] x1 ,...,xn i=1 −α 2 ≤ λE[W ] |x| x=0 n .
  • 18. Proof Theorem 4 for E[W 2] = ∞ Now, instead use Cauchy-Schwarz and bound −α px,y = 1 − e−λWxWy |x−y| ≤ λWxWy |x − y|−α ∧ 1 : n θ(λ)≤ λWxi−1 Wxi |xi−1 − xi|−α ∧ 1 E x1 ,...,xn ≤ E i=1 −α λW0W1|x| ∧1 2 1/2 n . x=0 Key estimate: if P(W ≥ w) ≤ cw−(τ −1) with τ ∈ (1, 3), then g(u) ≡ E W1W2/u ∧ 1 2 ≤ C(1 + log u)u−(τ −1). α(τ − 1)/2 d when γ = α(τ − 1)/d 2, so above sum finite.
  • 19. Proof Thm. 5: Renormalization for γ ∈ (1, 2) Prove θ(λ) 0 for any λ 0 small. Take rλ large. By extreme value theory, d/(τ −1) max Wx = ΘP(rλ |x|rλ ). For x ∈ Zd, let x(λ) be maximal weight vertex in {y : |y − rλx| ≤ rλ}. Say (x, y) occupied when (x(λ), y(λ)) occupied. For nearest-neighbor x, y, and with high probability, −α 2d/(τ −1)−α P((x, y) occ. | (Wx)x∈Zd ) ≈ 1 − e−λWx(λ)Wy(λ)rλ ≈ 1 − e−λrλ . Note 2d/(τ − 1) − α 0 precisely when γ = α(τ − 1)/d 2. 2d/(τ −1)−α Take rλ so large that λrλ 1. Then nearest-neighbor percolation model supercritical for small λ 0. Implies that θ(λ) 0.
  • 20. Distances: infinite variance Theorem 6 (Loglog distances for infinite variance degrees). Fix λ 0. For γ ∈ (1, 2) and any η 0, lim P d(0, x) ≤ (1 + η) |x|→∞ 2 log log |x| 0 ←→ x = 1. | log(γ − 1)| and lim P d(0, x) ≥ (1 − η) |x|→∞ 2 log log |x| = 1, | log(κ)| where κ = (γ ∧ α/d) − 1. Identical to distance results for Norros-Reittu model (Chung-Lu 06, Norros-Reittu 06).
  • 21. Distances: finite variance Theorem 7. (Logarithmic bounds for finite variance degrees) Fix λ λc. For γ = α(τ − 1)/d 2, there exists an η 0 such that lim P(d(0, x) ≥ η log |x|) = 1. |x|→∞ Phase transition for distances depending on whether degrees have finite or infinite variance. Theorem 8 (Polynomial lower bound distances). Fix λ λc. For γ = α(τ − 1)/d 2 and α 2d, there exists ε 0 such that lim P(d(0, x) ≥ |x|ε) = 1. |x|→∞ Similar to long-range percolation (Biskup 04, Berger 04).
  • 22. Open problems Critical behavior: Continuity percolation function? What is upper-critical dimension? ˝ Norros-Reittu model: Scaling limit same as for Erdos-Rényi random graph when γ 3, different when γ ∈ (2, 3). (BvdHvL(09a,b)). Distances: What happens when α 2d, γ 2? Precise behavior for α ∈ (d, 2d), γ 2? Polylogarithmic as for longrange percolation: Biskup (04): (log |x|)∆, where ∆ = log2(2d/α)? Diameter for α d or γ 1. Benjamini, Kesten, Peres and Schramm (04): For long-random percolation, diam(C∞) = d/(d − α) a.s. Is diameter in our model also bounded?
  • 23. Open problems Processes on scale-free percolation cluster: Random walks, contact process, Ising model,... Expect interpolation between results on long-range percolation cluster and on power-law random graph. Other spatial models: Can one define a spatial preferential attachment model on Zd? On torus: Work by Jordan (2010), Flaxman, Frieze, Vera (06,07): Focus is on degree sequence. SPAM: Janssen, Pralat, Wilson (11): also geometry investigated. Spatial configuration model on Zd? Interesting work by Deijfen and collaborators. Related to matching problems and percolation.
  • 24. Literature scale-free percolation [1] Berger. Transience, recurrence and critical behavior for long-range percolation. Preprint, arXiv:math/0409021v1, (2004). [2] Berger. A lower bound for chemical distances in sparse long-range percolation models. Comm. Math. Phys. 226, 531–558, (2002). [3] Biskup. On the scaling of the chemical distance in long-range percolation models, Ann. Probab. 32, 2933–2977, (2004). [4] Deijfen, van der Hofstad and Hooghiemstra. Scale-free percolation. AIHP 49(3), 817–838, (2013). [5] Norros and Reittu. On a conditionally Poissonian graph process. Adv. Appl. Probab. 38, 59–75, (2006).