Mitigating echo chambers in social graphs through Personalized PageRank and opinion-based interventions

Abstract

The goal of this study is to analyze the echo chambers phenomenon in social networks, and assess the impact of classical people recommendation algorithm along with possible intervention strategies on the echo chambers phenomenon and polarization. For the evaluation of the performance of the strategies, we performed multiple simulations on synthetically generated networks that reflect the features of echo chambers, under an opinion dynamics model, which takes into consideration the constraints of users regarding ideological differences. For the creation of the synthetic networks, we used the Lancichinetti-Fortunato-Radicchi (LFR) benchmark model, to capture real structure of networks with strong intra-community connections and limited cross-community interactions, imitating the characteristics that promote ideological polarization. To investigate how opinions evolve and cluster, we implement the Deffuant–Weisbuch (DW) Bounded Confidence Model (BCM), where individuals update their opinions through pairwise interactions, adjusting only when their views are within a specified confidence threshold. This approach enables us to track the evolution of opinions and polarization over time. As a base recommendation algorithm, we used Personalized PageRank (PPR), a method widely employed by major social networks and online platforms, to suggest relevant connections. We evaluated the impact of PPR-based recommendations on echo chambers and polarization during opinion dynamics simulations. To further improve its influence on reducing polarization, we analyzed strategies that combine Probabilistic Intervention of PPR with Opinion-Based Recommendations. To assess the effects of these interventions, we used metrics capturing the level of global polarization across the network, the similarity between individuals and their neighbors, the structural clustering of opinions into communities, and the opinion distance of the major opinion groups.Ο στόχος της συγκεκριμένης μελέτης είναι η ανάλυση του φαινομένου των Echo Chambers στα κοινωνικά δίκτυα και η αξιολόγηση της επίδρασης των κλασικών αλγορίθμων πρότασης χρηστών καθώς και πιθανών στρατηγικών παρέμβασης για το περιορισμό του συγκεκριμένου φαινομέου και της πόλωσης. Για την αξιολόγηση της απόδοσης των στρατηγικών πραγματοποιήθηκαν πολλαπλές προσομοιώσεις σε συνθετικά παραγόμενα δίκτυα που αντικατοπτρίζουν τα χαρακτηριστικά των echo chambers, στο πλαίσιο ενός μοντέλου δυναμικής των απόψεων, όπου λαμβάνονται υπόψιν οι περιορισμοί των χρηστών ως προς τις ιδεολογικές διαφορές. Για τη δημιουργία των εικονικών δικτύων εφαρμόστηκε το πρότυπο μοντέλο αναφοράς Lancichinetti–Fortunato–Radicchi (LFR), με σκοπό τη προσομοίωση πραγματικών συνθηκών δικτύων με ισχυρές ενδοκοινοτικές συνδέσεις και περιορισμένες διακοινοτικές αλληλεπιδράσεις, αντικατοπτρίζοντας τα χαρακτηριστικά που ευνοούν την ιδεολογική πόλωση. Για τη διερεύνηση της εξέλιξης και ομαδοποίησης τω απόψεων εφαρμόστηκε το μοντέλο Deffuant–Weisbuch (DW) Bounded Confidence Model – BCM, σύμφωνα με το οποίο οι χρήστες αλλάζουν απόψεις μέσω δυαδικών αλληλεπριδράσεων προσαρμόζοντάς τες μόνο όταν οι απόψεις τους βρίσκονται εντός ενός προκαθορισμένου ορίου εμπιστοσύνης. Η συγκεκριμένη προσέγγιση επιτρέπει τη παρακολούθησης της εξέλιξης των απόψεων και της πόλωσης με την πάροδο του χρόνου. Ο βασικός αλγόριθμος σύστασης χρηστών που χρησιμοποιήθηκε είναι ο Personalized PageRank, ο οποίος εφαρμόζεται ευρέως από μεγάλα κοινωνικά δίκτυα και διαδικτυακές πλατφόρμες για την πρόταση σχετικών συνδέσεων. Διενεργήθηκε έλεγχος για την εκτίμηση του αντίκτυπου των αλγορίθμων που βασίζονται στον Personalized PageRank στα echo chambers και τη πόλωση, κατά τη διάρκεια προσωμοιώσεων στη δυναμική των απόψεων. Για τη περαιτέρω βελτίωση της επίδρασης του PPR αλγορίθμου στο περιορισμό του συγκεκριμένου φαινομένου, αναλύθηκαν στρατηγικές που συνδυάζουν πιθανοτικές παρεμβάσεις του PPR με προτάσεις βασισμένες στις απόψεις. Για την αξιολόγηση των επιπτώσεων των στρατηγικών παρεμβάσεων, χρησιμοποιήθηκαν μετρικές που αποτυπώνουν το επίπεδο της συνολικής πόλωσης στο δίκτυο, την ομοιότητα μεταξύ των χρηστών και των χρηστών με τους οποίους συνδέονται, την ομαδοποίηση των απόψεων σε κοινότητες και το χάσμα απόψεων των κύριων ομάδων απόψεων.