高度重叠社区的社区合并优化算法

当原图转换成边图后,在边图上进行社区发现可以天然地得到重叠社区,然而得到的社区往往相互大面积重叠,甚至相互包含,导致社区模块性质量较低.针对这一问题,在得到边图下重叠社区发现算法结果的基础上,我们将进一步以优化重叠社区模块化质量函数为标准进行社区合并,以获得高质量的重叠社区.本文首先提出一种描述社区间重叠程度的重叠系数,并基于此进一步提出一种构建带权社区图的启发式方法,能够快速有效地完成社区合并的过程.在人工生成网络与真实世界网络上的实验,进一步验证了该算法能够在不削弱边图方法速度优势的前提下,提高高度重叠社区的模块性.     

面向交通流量预测的时空超关系图卷积网络

交通流量预测是智能交通系统中的重要研究课题,然而,交通对象（如站点、传感器）之间存在的复杂局部时空关系使得这项研究颇具挑战。尽管以往的一些研究将流量预测问题转化为一个时空图预测问题从而取得了较大的进展,但是它们忽略了交通对象们跨时空维度的直接关联性。目前仍缺乏一种全面建模局部时空关系的方法。针对这一问题,首先提出一种新颖的时空超图建模方案,通过构造一种时空超关系来全面地建模复杂的局部时空关系;然后提出一种时空超关系图卷积网络（STHGCN）预测模型来捕获这些关系用于交通流量预测。在四个公开交通数据集上进行了大量对比实验,结果表明,相比ASTGCN、时空同步图卷积网络（STSGCN）等时空预测模型,STHGCN在均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）、平均绝对百分比误差（MAPE）这三个评价指标上均取得了更优的结果,不同模型运行时间的对比结果也表明,STHGCN有着更高的推理速度。     

基于多粒度时间注意力RNN的航班客座率预测

准确预测航班客座率有利于处理航班机票超售、座位虚耗等问题,然而传统时间序列预测方法只关注航班近期每日客座率的变化特点,无法同时考虑其他因素的影响,预测效果不够理想。针对该问题,提出一种基于多粒度时间注意力机制的循环神经网络模型MTA-RNN。通过构建多级注意力机制获取航班客座率在不同时间粒度下的时序相关性,同时考虑航班自身属性及节假日等其他因素,得到未来一段时间内的目标航班客座率。在真实历史航班客座率数据集上的实验结果表明,MTA-RNN模型的预测准确率高于ARIMA模型、LSTM模型和Seq2seq模型。     

一种基于层次约简的多层网络社区发现算法

如何在多层网络中发现社区是一项巨大挑战。目前有些算法将多层网络表示成三阶张量,然后使用非负张量分解进行社区发现。但在多层网络的每层网络中存在很多社区之间的连接或每层网络都很稀疏的情况下,非负张量分解算法的准确率较差。为了解决这一问题,本文提出一种改进算法。先将原始多层网络进行层次约简,减少多层网络的层数,使其社区结构更加凸显,然后再使用非负张量分解算法进行社区发现。在人工数据集与真实数据集上的实验表明,本文所提出的框架在准确率上有明显的优势。     

大规模动态网络的相似性度量方法研究

复杂网络相似性度量在异常检测、状态划分等网络分析应用中起着至关重要的作用。近年来,静态网络相似性受到学者的广泛关注,但在实际场景中,网络结构往往会随着时间的推移不断演化,网络规模也会逐渐增大,如何快速且准确地评估动态网络之间的相似性面临巨大的挑战。基于静态网络的谱距离方法尽管取得了不错的效果,但对于大规模动态网络而言计算成本很高。为了解决这一问题,提出了一种快速计算动态网络相似性的方法。该方法基于矩阵扰动理论估算动态网络特征值的变化进而计算网络的相似性,具有线性复杂度。在人工数据集与真实数据集上的实验表明,提出的方法在保证准确率的基础上有效降低了计算复杂度。     

融合文本序列和图信息的海关商品HS编码分类

海关商品HS编码分类是企业和个人进出口贸易的重要国际程序。HS编码分类可以看作是一个文本分类问题,即给定一段商品的描述,确定商品由HS编码表示的所属类别。然而,该任务比一般的文本分类任务更具挑战性,原因是商品描述文本具有特定的层次结构,同时商品描述文本展现出了两个层次上的序列特征,并且商品描述文本还存在关键信息分散且描述形式多样的特点。现有的文本分类方法无法综合考虑以上因素来捕获商品描述文本中的关键信息。对此,文中提出了一种融合文本序列和图信息的神经网络(Text Sequence and Graph Information combination Neural Network,TSGINN)模型,用于解决海关商品HS编码分类问题。TSGINN将HS编码分类问题定义为基于词共现网络的子图分类问题,通过图注意力网络建模非连续词之间的关联关系,同时利用分层的长短期记忆网络结合商品文本层次结构捕获多层次的序列信息。在真实海关商品数据集上进行了实验,结果表明TSGINN模型的HS编码分类效果优于其他分类方法。     

带层次网络结构的业务系统层次组织结构发现

业务系统架构图是运维人员维护数据中心的重要工具之一，自动化架构梳理能显著提高运维效率。业务系统架构图是一种具有层次网络的结构，因此对于这种层次组织结构发现问题，不仅需要发现集群分组还需要定位集群在系统架构图中的层次位置，因为集群分组发现的质量直接影响到集群层次定位，因此精准的集群分组发现至关重要。社区发现有助于揭示复杂网络结构中个体相互之间的关系，但业务系统中的服务器集群不符合传统社区基于密度的社区定义，因此本文提出一种根据服务器的功能进行集群发现并定位集群层级的功能集群定位方法（Functional Cluster Positioning, FCP），根据服务器连接、属性相似性，构建服务器相似度网络，该网络体现出的集群特性符合传统社区的定义，因此可以借助传统社区的方法进行集群分组发现，然后基于业务流势确定服务器集群在业务系统中的功能层次，从而实现业务系统层次组织结构发现。在真实数据集上的实验结果表明，本文提出的FCP方法在数据中心的业务系统中可以自动、准确发现系统的层次组织结构。     

基于域内特征间相似性的点击率预估优化

基于深度学习的点击率预估模型多数通过建模各个域的特征之间的交互关系提升预估准确率。特征嵌入向量对模型效果具有重要影响,而现有的CTR模型中不同特征的嵌入向量学习过程相互独立,且由于特征长尾分布导致大部分低频特征不能学习到较好的向量表示,严重影响模型的预测效果。基于域内特征间存在隐含的相似性,提出两种分别基于特征间共现概率和游走概率的相似度定义和对应的相似性图构建方法,并给出结合剪枝策略的广度优先遍历算法实现相似特征的高效计算。在此基础上,基于域内特征相似性图,设计一种嵌入生成器,对于低频特征,在域内特征相似性图上通过图神经网络聚合与其相似的特征信息,生成新的特征嵌入,作为预处理过程对特征嵌入向量进行数据增强,提升嵌入向量的表示学习质量。在公开数据集Criteo、Avazu上的实验结果表明,该方法明显提升点击率预估模型的预测准确率,其中对代表性点击率预估模型xDeepFM和AutoInt,AUC指标分别提升了0.007和0.008,LogLoss则下降了0.009和0.006,证明了嵌入生成模型的有效性。     

基于多图神经网络的会话感知推荐模型

针对基于会话的推荐算法主要依赖目标会话中的信息,而未充分利用其他会话中的协同信息的问题,提出了一种基于多图神经网络的会话感知推荐（MGSP）模型。首先,根据目标会话与训练集中的所有会话构建物品转移图（ITG）和协同关联图（CRG）,并基于这两张图应用图神经网络（GNN）来汇聚节点的信息,得到两类的节点表示;然后,经过双层注意力模块对两类节点表示建模,获取会话级别的表示;最后,使用注意力机制进行信息融合,得到最终的会话表示,并预测下一个交互物品。分别在电商和民航两个场景下进行了对比实验,实验结果表明,相较最优的基准模型,MGSP模型在电商数据集各项指标上的提高超过1个百分点,在民航数据集各项指标上的提高约为3个百分点,验证了MGSP模型的有效性。     

基于时空多图卷积网络的交通站点流量预测

交通流量预测是智能交通系统中的重要组成部分,但由于交通流量受交通状况、地理位置、时间等多种因素影响,使其具有高度非线性与复杂性,实现精准预测的难度较大。针对交通站点的出入流量预测问题,提出一种基于上下文门控的时空多图卷积网络(CG-STMGCN)模型。根据站点间的相邻关系与流通流量关系构造邻居图与流通流量图表示站点流量之间的邻近相关性与流量依赖性,在两图上分别建立基于上下文门控的时空卷积模块捕获站点流量的时空特征,并使用哈达玛乘积融合两图的输出作为最终预测结果。在真实交通站点数据集上的实验结果表明,CG-STMGCN模型的预测准确性优于同类预测方法,且稳定性更强。