基于超图卷积网络和目标多意图感知的会话推荐算法

当前先进的会话推荐算法主要通过图神经网络从全局和目标会话中挖掘项目的成对转换关系,并将目标会话压缩成固定的向量表示,忽略了项目间复杂的高阶信息和目标项目对用户偏好多样性的影响。为此提出了基于超图卷积网络和目标多意图感知的会话推荐算法HCN-TMP。通过学习会话表示来表达用户偏好,首先依据目标会话构建会话图,依据全局会话构建超图,通过意图解纠缠技术将原有反映用户耦合意图的项目嵌入表示转换为项目多因素嵌入表示,再经图注意力网络和超图卷积网络分别学习目标会话节点的会话级和全局级项目表示,并使用距离相关性损失函数增强多因素嵌入块间的独立性;然后嵌入目标会话中节点位置信息,加权每个节点的注意力权重,得到全局级和会话级会话表示;利用对比学习最大化两者互信息,经目标多意图感知,针对不同的目标项目自适应地学习目标会话中多意图的用户偏好,得到目标感知级会话表示,最后线性融合三个级别的会话表示得到最终的会话表示。在Tmall和Nowplaying两个公开数据集上进行大量实验,实验结果验证了HCN-TMP算法的有效性。     

基于多模态知识图的用户微行为会话推荐

基于会话推荐的目标是根据给定的会话预测下一个交互项.针对现有基于会话推荐大多只关注某个用户交互项的连续项来捕获相关信息;以及利用知识图谱提供辅助信息的过程中忽略了多模态知识图中各种数据类型的问题.本文提出多模态知识图的用户微行为的会话模型,将用户微行为和多模态知识纳入基于会话推荐的多任务学习中,用户微行为对项目的建模在微观行为级别上,使用一系列项目操作对来充分捕获会话中的用户意图.提出多模态知识图注意力网络,通过使用多模态图注意机制进行信息传播,将得到的聚集嵌入表示进行推荐.考虑候选项目信息来平衡局部和全局表示的门控模块,门控模块利用多层感知器层对候选项目、最近交互项目和每个用户的全局偏好之间的关系进行建模来计算权重.在两个基准数据集的实验结果表明,本文所提模型优于最新基于会话的推荐,有利于提升推荐的准确率.     

融合全局和近邻协同信息的会话推荐算法

现有基于会话的推荐算法主要通过挖掘单个目标会话的项目转换关系进行推荐,对来自其他不同会话中项目之间的复杂转换信息考虑较少。为此,提出一种融合全局和近邻协同信息的会话推荐算法SFGN-GNN,同时考虑来自全局与近邻会话的协同信息,以充分挖掘用户偏好。通过学习会话表示来表达用户偏好,先按目标会话与近邻会话的成对项目转移关系构建近邻图,依据所有会话中的成对项目转移关系构建全局图,再利用图神经网络获取目标会话节点近邻级和全局级的项目表示,采用融合门融合得到会话级项目表示,并在其中嵌入项目在目标会话中的位置信息和时间信息,然后通过软注意力机制得到最终的会话表示,最后经过softmax函数预测下一个可能交互的项目。在两个数据集上的实验验证了SFGN-GNN算法有效性。     

基于图模型和注意力模型的会话推荐方法

为解决基于循环神经网络（RNN）会话推荐方法的兴趣偏好表示不全面、不准确问题,提出基于图模型和注意力模型的会话推荐（SR?GM?AM）方法。首先,图模型利用全局图和会话图分别获取邻域信息和会话信息,并且利用图神经网络（GNN）提取项目图特征,项目图特征经过全局项目表示层和会话项目表示层得到全局级嵌入和会话级嵌入,两种级别嵌入结合生成图嵌入;然后,注意力模型使用软注意力进行图嵌入和反向位置嵌入融合,目标注意力激活目标项目相关性,注意力模型通过线性转换生成会话嵌入;最后,SR?GM?AM经过预测层,输出下次点击的N项推荐列表。在两个真实的公共电子商务数据集Yoochoose和Diginetica上对比了SR?GM?AM方法与基于无损边缘保留聚合和快捷图注意力的推荐（LESSR）方法,结果显示,SR?GM?AM方法的P@20最高达到了72.41%,MRR@20最高达到了35.34%,验证了SR?GM?AM的有效性。     

结合跳跃连接的多层图注意力网络会话推荐

基于会话的推荐旨在根据匿名用户的短期交互数据来预测用户下一次交互项目. 现有图神经网络会话推荐模型大多在信息传播过程中平等对待所有邻居节点, 而没有区分他们对于中心节点的重要性, 从而给模型训练引入噪声. 此外, 随着图神经网络层数的增加, 过度平滑问题会随之产生. 针对上述问题, 本文提出结合跳跃连接的多层图注意力网络会话推荐模型(MGATSC). 首先利用图注意力网络学习邻居节点对于中心节点的重要性, 并堆叠多层网络以获取高阶邻居信息; 然后为了缓解过度平滑问题, 采用基于残差注意力机制的跳跃连接更新每层网络的节点嵌入, 并通过平均池化得到最终节点嵌入. 最后将反向位置嵌入融合到节点嵌入中, 经过预测层生成推荐. 在Tmall、Diginetica以及Retailrocket这3个公开数据集上的实验结果表明所提模型优于所有基线模型, 验证了模型的有效性与合理性.     

基于图注意力网络表示学习的协同过滤推荐算法

针对传统的基于模型的协同过滤推荐算法未能有效利用用户与项目的属性信息以及用户之间与项目之间的关系结构信息, 本文提出一种基于图注意力网络表示学习的协同过滤推荐算法. 该算法使用知识图谱表示节点的属性特征信息和节点间的关系结构信息, 并在用户和项目的同质网络上进行节点的图注意力网络表示学习, 得到用户和项目的网络嵌入特征表示, 最后构建融合网络嵌入信息的神经矩阵分解模型获得推荐结果. 本文在Movielens数据集上与相关算法进行对比实验, 实验证明该算法能优化模型的推荐性能, 提高推荐的召回率HR@K和归一化折损累计增益NDCG@K.     

基于动态知识图谱和深度神经网络的会话推荐方法

基于深度神经网络对会话进行建模的方法在处理会话序列数据时忽视了项目动态知识和会话中的操作行为,影响了推荐的准确性问题,为此提出基于动态知识图谱和深度神经网络的会话推荐方法。分别采用图神经网络和循环神经网络学习项目序列和操作序列的特征表示,结合动态知识图谱的项目知识进行建模以达到动态推荐的目的。实验结果表明,该方法能够提高推荐结果的准确性,更为有效预测用户的下一个交互项目。     

图神经网络会话推荐系统综述

会话推荐立足于目标用户的当前会话,根据项目类别、跨会话的上下文信息、多种用户行为等辅助信息学习项目间的依赖关系,从而捕捉用户的长短期偏好进行个性化推荐。近年来,流行的深度学习系列方法已经成为会话型推荐系统这个研究热点的前沿方法,尤其是图神经网络的引入,使会话推荐系统的性能得到了进一步提升。鉴于此,该综述从问题定义与会话推荐因素出发,从构图方面进行分析;将相关工作分为基于图卷积网络、门控图神经网络、图注意力网络和其他图神经网络架构的会话推荐系统,并进行归纳与对比;对各工作实验部分中的损失函数类别、所选用的数据集和模型性能评估指标三方面进行深入分析。重点从算法原理和性能分析两方面对各模型框架进行评估和梳理,旨在对近五年基于图神经网络的会话推荐系统相关工作进行评述、总结与展望。     

融合全局信息的注意力增强会话推荐方法

近年来,基于会话推荐系统（session-based recommender system,SRS）的应用和研究是推荐系统的一个热门方向。如何利用用户会话信息进一步提升用户满意度和推荐精确度,是基于会话推荐系统的主要任务。目前大多数SBR模型仅基于目标会话对用户偏好建模,忽略了来自其他会话的物品转换信息,导致无法全面了解用户偏好。为了解决其局限性,提出融合全局上下文信息注意力增强的图神经网络模型（global context information graph neural networks for session-based recommendation,GCI-GNN）。该模型利用所有会话上的物品转换关系,更准确地获取用户偏好。具体而言,GCI-GNN从目标会话和全局会话学习物品向量表示。使用位置感知注意网络,将反向位置信息纳入物品嵌入中。考虑会话长度信息学习用户表示进而达到更有效的推荐。在Diginetica和Yoochoose数据集上进行实验,实验结果表明,相对最优的基准模型,GCI-GNN模型在Diginetica数据集各项指标上的提高超过2个百分点,在Yoochoose数据集上,GCI-GNN模型在各项指标上的提高超过1个百分点,验证了GCI-GNN模型的有效性。     

融合知识感知和时间感知的用户偏好网络

在知识感知推荐领域,基于嵌入传播的方式可以挖掘知识图谱的结构化信息,也能够获取n跳实体间的语义信息,但随着传播范围的增加,嵌入传播方式会丢失部分结构化信息,且以这种方式所获得的用户向量表示是粗粒度的,不能充分表征用户的偏好。针对以上问题,提出了一种融合知识感知和时间感知的用户偏好网络(FKTUPN)。首先在嵌入层生成知识图谱的一阶嵌入向量,同时单独为用户偏好进行细粒度的建模;然后用随机游走的方式划分时间槽,进行时间上下文编码,获取图结构的上下文信息,并将该结构化信息嵌入到关系向量中;随后通过知识感知注意力机制区分嵌入表示的贡献并递归传播;最终在预测层中聚合不同传播层次的用户和项目表示,将两种表示相乘后得到推荐结果。实验表明,该模型在Amazon-book、Last-FM以及Yelp三个数据集上的recall@20、NDCG@20指标得分均高于对比的基线模型,细粒度的用户偏好表示以及结构化信息的充分利用能够有效提高推荐的准确度。     

融合知识图谱和轻量图卷积网络的推荐算法

针对知识图谱推荐算法用户端和项目端建模程度不均且模型复杂度较高等问题, 提出融合知识图谱和轻量图卷积网络的推荐算法. 在用户端, 利用用户相似性生成邻居集合, 将用户及其相似用户的交互记录在知识图谱上多次迭代传播, 增强用户特征表示. 在项目端, 将知识图谱中实体嵌入传播, 挖掘与用户喜好相关的项目信息; 接着, 利用轻量图卷积网络聚合邻域特征获得用户和项目的特征表示, 同时采用注意力机制将邻域权重融入实体, 增强节点的嵌入表示; 最后, 预测用户和项目之间的评分. 实验表明, 在Book-Crossing数据集上, 相较于最优基线, AUC和ACC分别提高了1.8%和2.3%. 在Yelp2018数据集上, AUC和ACC分别提高了1.2%和1.4%. 结果证明, 该模型与其他基准模型相比有较好的推荐性能.     

基于双端知识图的图注意推荐模型

针对现有图神经网络在捕获知识图谱信息并进一步用于推荐时,侧重于项目端建模所存在的问题,提出一种基于双端知识图的图注意推荐模型。该模型通过从用户端和项目端在知识图谱上挖掘相关属性来有效增强推荐。从用户端角度,通过知识图谱中实体之间的联系传播用户兴趣,沿着知识图谱中用户的历史点击项来扩展用户的潜在兴趣;从项目端角度,通过捕获知识图谱中的高阶结构和语义信息,对每个实体的邻居抽样作为接收场,通过图注意获得实体-实体交互信息,以此建模高阶邻域信息,最后使用交叉熵损失函数进行训练。结果表明,所提模型在关于电影、书籍和音乐推荐的三个数据集上,有效提高了推荐的准确性和可解释性。     

知识图谱增强的图神经网络推荐研究进展

已有推荐方法主要基于用户与项目的历史交互行为,未充分运用用户及项目相关特征信息,推荐效果并不理想。知识图谱（knowledge graph,KG）增强的图神经网络（graph neural network,GNN）推荐,是以用户与项目交互行为构建的交互图为基础,引入同为图结构的知识图谱,并运用图神经网络技术进行处理,从而实现个性化推荐。深入探讨了现有知识图谱增强的图神经网络推荐研究进展。首先在对图神经网络推荐和知识图谱推荐进行探讨的基础上,从项目知识图谱和协同知识图谱视角,深入分析了当前知识图谱增强的图神经网络推荐取得的相关研究成果;然后从大规模动态知识图谱处理、用户对项目属性的偏好挖掘、知识图谱的图嵌入学习等方面,指出了已有知识图谱增强的图神经网络推荐研究存在的主要问题;最后从动态时序知识图谱增强的GNN推荐、元学习的知识图谱增强GNN推荐、多模态知识图谱增强的GNN推荐、知识图谱增强的GNN跨领域推荐等方面,展望了知识图谱增强的图神经网络推荐未来主要研究方向。     

联合学习用户端和项目端知识图谱的个性化推荐

如何在已有的用户行为和辅助信息的基础上准确建模用户的偏好非常重要。在各种辅助信息中,知识图谱(Know-ledge Graph,KG)作为一种新型辅助信息,其节点和边包含了丰富的结构信息和语义信息,近年来受到了越来越多研究者的关注。大量研究表明,在个性化推荐中引入知识图谱可以有效地提高推荐的性能,并增强推荐的合理性和可解释性。然而,现有的方法要么是在KG上探索每个用户-项目交互对(user-item)的独立子路径,要么使用图表示学习的方法在KG中分别学习目标用户(user)或项目(item)的表示,虽然都取得了一定的效果,但是前者没有充分捕获用户-项目(user-item)在KG上的结构信息,后者在产生嵌入(embedding)表示的过程中忽略了user和item的相互影响。为了弥补上述方法的不足,提出了一种联合学习用户端和项目端知识图谱(User-end and Item-end Knowledge Graph,UIKG)的新模型。该模型通过挖掘用户和项目在各自KG中的关联属性信息,并通过联合学习有效地捕获用户的个性化偏好与项目之间的关联性。具体的操作步骤是,利用基于图卷积神经网络的方法从用户知识图谱中学习用户表示向量,再将用户表示向量引入项目知识图谱中联合学习得到项目表示向量,实现用户端KG和项目端KG的无缝统一,最后通过多层感知器进行偏好预测,得到用户对项目的偏好概率,从而更有效地挖掘KG中的高阶结构信息和语义信息来捕获用户的个性化偏好。在公开数据集上的实验结果表明,与基线方法相比,UIKG在Recall@K指标上提高了2.5%~13.6%,在AUC和F1指标上提高了0.4%~5.8%。     

基于知识图注意网络的个性化推荐算法

现有的大多数利用知识图谱的推荐算法在探索用户的潜在偏好时没有有效解决知识图谱中存在的不相关实体的问题,导致推荐结果准确率不高。针对这一问题,提出了基于知识图谱和图注意网络的推荐算法KG-GAT(knowledge graph and graph attention network)。该算法将知识图谱作为辅助信息,在图注意网络中使用分层注意力机制嵌入与实体相关的近邻实体的信息来重新定义实体的嵌入,得到更有效的用户和项目的潜在表示,生成更精确的top-N推荐列表,并带来了可解释性。最后利用两个公开数据集将所提算法和其他算法进行实验对比,得出所提算法KG-GAT能够有效解决沿着知识图谱中的关系探索用户的潜在偏好时存在的不相关实体的问题。