用于冷启动推荐的异质信息网络对比元学习

在推荐系统中,冷启动推荐由于缺乏用户和物品交互信息而具有很大的挑战性.该问题可以由数据层和模型层的策略进行缓解.传统的数据层方法利用如特征信息的辅助信息来增强用户和物品表示的学习.最近,异质信息网络被整合于推荐系统中.它可以提供更丰富的辅助信息和更有意义的语义信息.但是,这些模型无法充分利用结构和语义信息,并且忽视了网络中的无标签信息.模型层的方法应用了元学习框架,该框架通过学习相似任务的先验知识然后利用很少的标签信息适应新任务,与冷启动问题相似.综上,我们提出了一个基于异质信息网络的对比元学习框架CM-HIN,同时在数据层和模型层解决冷启动问题.具体的,利用元路径和网络模式两个视图分别刻画异质信息网络的高阶以及本地结构信息.在元路径和网络模式视图中,采用对比学习挖掘异质信息网络的无标签信息并整合两个视图.在三个基准数据集上的三个冷启动推荐场景的大量实验中,CM-HIN超越了所有先进的基线模型.     

基于知识图谱的层次粒化推荐方法

基于图神经网络的推荐系统是当前数据挖掘应用的研究热点。在异质信息网络(Heterogeneous Information Network, HIN)上结合图神经网络进行推荐,可通过用户的关联信息来学习用户的偏好,从而提升推荐性能。但现有基于HIN的推荐方法大多存在不能有效地解释高阶建模结果及人工设计元路径需要相关领域知识的问题。因此,结合层次粒化思想,在异质推荐过程中引入知识图谱,提出一种基于知识图谱的异质推荐方法(Heterogeneous Recommendation Methods for Knowledge Graphs, HKR)。该方法首先结合知识图谱,对局部上下文和非局部上下文进行层次粒化,分别学习用户特征的粗粒度表示;然后基于门控机制结合局部和非局部的属性节点嵌入,进一步学习用户和项目之间的潜在特征;最后将细粒度的特征融合用于推荐。在真实的大规模数据集上的实验结果表明,所提方法的性能在多方面评测上均优于目前的基于知识图谱的图神经网络推荐方法。     

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.     

基于元路径与层次注意力的时序异质信息网络表示学习方法

异质信息网络表示学习在节点分类、链接预测、个性化推荐等多个领域上被广泛应用.现有的异质信息网络表示学习方法大多集中在静态网络,忽略网络中时间属性对节点表示的影响.为了解决该问题,文中提出基于元路径和层次注意力的时序异质信息网络表示学习方法.利用元路径捕获异质信息网络中的结构和语义信息.通过时间衰减注意力层,捕获不同元路径实例在特定时间对目标节点的影响.通过元路径级别注意力,融合不同元路径下的节点表示,得到最终表示.在DBLP、IMDB数据集上的实验表明,文中方法在节点分类和节点聚类任务上均可达到较优效果.     

基于注意力机制和异质信息网络元路径的推荐系统

异质信息网络（HIN）包含丰富的网络结构和语义信息使其常见于推荐系统中。然而,当前推荐系统的研究工作主要是基于元路径提供的间接信息进行推荐,而未充分利用直接交互信息。为了充分利用这些信息,提出一种融合注意力机制和异质信息网络元路径的三元交互模型（AMMRec）。在异质信息网络中使用隐式反馈矩阵构造用户相似度矩阵和项目相似度矩阵,运用异质信息网络的表示学习方法获得对应的特征向量嵌入,通过注意力机制对其进行修正;设计注意力神经网络,将不同元路径的表示向量进行融合;拼接用户嵌入、元路径嵌入和项目嵌入,通过全连接神经网络生成推荐结果。在真实数据集上的实验结果表明,AMMRec的推荐精度最高提升了9.5%。此外,AMMRec对推荐结果具有良好的可解释性。     

一种融合语义分析特征提取的推荐算法

推荐系统是大数据环境下解决用户个性化推荐的关键技术.针对现有推荐算法所面临的难以分析提取用户、项目本质特征的问题,将知识图谱作为异质信息融入协同过滤推荐算法进行项目语义特征分析,提出一种融合语义分析特征提取的推荐算法.首先根据推荐平台中项目的非结构化评论文本信息,结合知识图谱利用实体识别与连接技术在知识库中提取项目特征相关实体与关系,构建子知识库;然后通过知识图谱表示学习方法对子知识库进行表示学习,并将其用于项目和用户的低维向量表示;设计知识感知的协同学习框架,定义损失函数优化用户、项目的细粒度特征向量;最后根据用户、项目表征结果对目标用户进行Top-N推荐.在2个数据集上进行验证实验,结果表明：改进的算法在推荐准确率、召回率方面优于对比算法,能够为用户推荐更符合其偏好的项目.     

基于知识图谱的双端知识感知图卷积推荐模型

针对现有基于知识图谱的推荐模型仅从用户或项目一端进行特征提取, 从而缺乏对另一端的特征提取的问题, 提出一种基于知识图谱的双端知识感知图卷积推荐模型. 首先, 对于用户、项目及知识图谱中的实体进行随机初始化表征得到初始特征表示; 接着, 采用基于用户和项目的知识感知注意力机制同时从用户、项目两端在知识图谱中进行特征提取; 其次, 使用图卷积网络采用不同的聚合方式聚合知识图谱传播过程中的特征信息并预测点击率; 最后, 为了验证模型的有效性, 在Last.FM和Book-Crossing两个公开数据集上与4个基线模型进行对比实验. 在Last.FM数据集上, AUC和F1分别比最优的基线模型提升了4.4%、3.8%, ACC提升了1.1%. 在Book-Crossing数据集上, AUC和F1分别提升了1.5%、2.2%, ACC提升了1.4%. 实验结果表明, 本文的模型在AUC、F1和ACC指标上比其他的基线模型具有更好的鲁棒性.     

基于异质信息网络表示学习与注意力神经网络的推荐算法

推荐系统能够有效解决信息过载等问题,得到了国内外众多学者的广泛关注。真实世界中的应用场景往往可以建模成异质信息网络,因此基于异质信息网络表示学习的推荐算法成为了近年来的研究热点。然而,当前的研究工作仍然存在异质信息提取缺乏深度、节点的复杂关系发掘不充分等问题。为解决这些问题,文中提出了基于异质信息网络表示学习与注意力神经网络的推荐算法。首先,提出了保持语义关系与结构拓扑的异质信息网络表示方法;然后,设计了基于元路径的随机游走策略来获取异质信息网络中的节点序列,对序列过滤并生成用户和项目在不同元路径下的表示向量;最后,设计了基于注意力神经网络的推荐算法,将上述向量输入注意力神经网络,深入挖掘表示向量之间的关系以实现有效的推荐。在两个真实数据集上进行实验并与3种主流的算法进行比较,结果表明,所提算法在MAE与RMSE这2个推荐指标方面都有提升,最高提升了8.9%。     

一种融合关系路径与实体描述信息的知识图谱表示学习方法

知识图谱表示学习旨在通过学习的方法将知识图谱中的实体和关系映射到一个连续的低维向量空间而获得其向量表示.已有的知识图谱表示学习方法大多仅从三元组角度考虑实体间的单步关系,未能有效利用多步关系路径及其实体描述等重要信息,从而影响性能.针对上述问题,提出了一种融合关系路径与实体描述的知识图谱表示学习模型.首先,对知识图谱中的多步关系路径进行联合表示,将路径上的所有关系和实体相加,得到关系路径信息的表示;其次,使用BERT(bidirectional encoder representations from transformers)模型对实体描述信息进行编码,得到相对应的语义表示;最后,对知识图谱中的三元组表示、实体描述的语义表示以及关系路径的表示进行融合训练,得到融合向量表示.在FB15K,WN18,FB15K-237,WN18RR数据集上,对提出的模型和基准模型进行链接预测和三元组分类任务,实验结果表明,与现有的基准模型相比,该模型在2项任务中均具有更高的准确性,证明了方法的有效性和优越性.     

知识图谱增强的神经协同过滤推荐方法

推荐系统已经广泛应用于各领域以处理信息过载问题,但传统方法面临着数据稀疏的挑战,且使用矩阵分解也不能很好的捕获抽象的非线性交互.考虑到知识图谱可以提供丰富的边信息,文中提出一种知识图谱增强的神经协同过滤推荐方法.首先获取项目相关的元数据,将其构建为知识图谱,并利用表示学习方法获取图谱中的语义知识;其次,利用结合注意力的邻域传播机制获取图谱中的结构知识,以此增强项目表示;最后将得到的用户和项目表示送入矩阵分解与神经网络中进行推荐.在公开数据集MovieLens上的实验结果表明,该模型能够有效提升推荐结果的准确性.     

融合知识图谱的双线性图注意力网络推荐算法

知识图谱可有效缓解传统协同过滤中的数据稀疏和冷启动问题,因此,近年来在推荐系统中融入知识图谱的方法成为重要的探索方向。然而现有的方法大多将知识图谱的网络结构划分为单独路径或仅利用了一阶邻居信息,造成无法建立整个图上的高阶连通性问题。为解决该问题,提出融合知识图谱和图注意力网络的KG-BGAT模型,并设计了双线性采集器。双线性采集器能够在信息采集阶段获取节点间的特征交互信息,丰富节点表示;图注意力网络通过递归嵌入传播算法将各个节点表示沿图进行传播,能够捕获图中的高阶连通性。在MovieLens-1M数据集上进行了Top-K推荐实验,在推荐列表长度为20时,精确率、召回率和归一化折损累计增益分别为29.4%、24.9%、67.4%,超过了目前主流的CKE、RippleNet、KGCN等融合知识图谱的推荐算法。实验证明提出的方法能够有效提高推荐结果的准确性。     

基于知识图谱和图注意力的众包任务推荐算法

为解决目前众包任务推荐存在未考虑任务文本信息和数据稀疏的问题,提出一种基于知识图谱与图注意力的众包任务推荐模型。该模型首先利用自然语言处理技术提取任务文本信息中的关键要素,用于丰富图谱信息和缓解数据稀疏性;通过融合用户—任务交互图中的协同信息来构建协同知识图谱,在协同知识图谱中按协同邻居的类型分别运用图注意力网络;为获取用户准确的偏好,聚合邻居信息时按注意力得分从高到低采样固定数目的邻居;最后通过聚合不同类型的协同信息生成用户和任务的嵌入表示并得到交互概率。在构建的众包数据集上进行实验的结果表明,该模型在AUC、精准率、召回率和NDCG四个指标上均优于基线模型,验证了模型的可行性和有效性。     

基于混合采样的图对比学习推荐算法

在推荐系统领域中,图卷积网络具有对于图结构数据更强的信息抽取能力。然而,现有的图卷积网络推荐算法主要关注改进模型结构,忽视了提高原始样本采样质量与挖掘用户—项目间隐式关系的重要性。针对上述问题,提出一种基于混合采样的图对比学习推荐算法。首先使用混合采样方法,提取出正样本中部分信息并将其注入负样本,从而生成全新的富含信息的难负样本;其次,通过轻量图卷积网络对难负样本进行特征提取,得到用户和项目的节点表征,采用邻域对比学习方法挖掘样本隐式关系;最后,利用多任务策略对推荐监督任务和对比学习任务进行联合优化。在真实数据集Yelp2018和Amazon-book上进行实验,采用recall和NDCG指标进行评估,实验结果表明,提出的模型相较其他基准模型取得了更好的效果。     

多视图对比增强的异质图结构学习方法

异质图神经网络作为一种异质图表示学习的方法,可以有效地抽取异质图中的复杂结构与语义信息,在节点分类和连接预测任务上取得了优异的表现,为知识图谱的表示与分析提供了有力的支撑.现有的异质图由于存在一定的噪声交互或缺失部分交互,导致异质图神经网络在节点聚合、更新时融入错误的邻域特征信息,从而影响模型的整体性能.为解决该问题,提出了多视图对比增强的异质图结构学习模型.该模型首先利用元路径保持异质图中的语义信息,并通过计算每条元路径下节点之间特征相似度生成相似度图,将其与元路径图融合,实现对图结构的优化.通过将相似度图与元路径图作为不同视图进行多视图对比,实现无监督信息的情况下优化图结构,摆脱对监督信号的依赖.最后,为解决神经网络模型在训练初期学习能力不足、生成的图结构中往往存在错误交互的问题,设计了一个渐进式的图结构融合方法.通过将元路径图和相似度图递增地加权相加,改变图结构融合过程中相似度图所占的比例,在抑制了因模型学习能力弱引入过多的错误交互的同时,达到了用相似度图中的交互抑制原有干扰交互或补全缺失交互的目的,实现了对异质图结构的优化.选择节点分类与节点聚类作为图结构学习的验证任务,在4种...     

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.     

结合自监督学习的图神经网络会话推荐

基于会话的推荐方法由于短期用户交互数据有限,与传统推荐方法相比,其性能更容易受到数据稀疏性问题的影响。为增强会话数据以缓解数据稀疏对会话推荐性能的影响,提出一种结合自监督学习的图神经网络会话推荐（Ss-GNN）模型。构建会话图并建立基于图注意力网络的会话推荐任务来获取项目级表示和会话级表示;从会话级表示的角度出发,利用用户的一般兴趣和当前兴趣来构建辅助任务获取自监督信号;利用自监督学习实现推荐任务和辅助任务之间的互信息最大化,以增强会话数据,从而提升推荐性能。在Yoochoose和Tmall两个公开数据集上进行实验,与基线模型相比,提出的模型在Yoochoose上P@20和MRR@20至少提升了0.94%和0.79%,在Tmall上P@20和MRR@20至少提升了9.61%和4.67%,证明了Ss-GNN模型的有效性。     

基于动态二分网络表示学习的推荐方法

构建用户—项目交互网络并学习其表征是一种有效的推荐方法。已有的方法大多将交互网络视为静态同质网络,忽略了交互时序性和节点异质性的影响。针对这一问题,提出一种基于动态二分网络表示学习的推荐方法,首先构建时序加权二分网络;然后将用户节点和项目节点分别映射到不同的向量空间以保留网络的异质性,选择图卷积网络来聚合节点的一阶和高阶邻居信息;最后使用多层感知机学习两类节点嵌入的非线性关系并进行top-N推荐。在Amazon和Taobao数据集上的实验结果表明,该方法在HR和NDCG推荐指标上均显著优于相关的基于静态、异质网络表示学习的方法。     

基于元路径的图Transformer神经网络

图神经网络作为一种新的深度学习模型,被广泛运用在图数据中,并极大地推动了推荐系统、社交网络、知识图谱等应用的发展.现有的异构图神经网络通常事先定义了多条元路径来学习异构图中的复合关系.然而,这些模型通常在特征聚合步骤中只考虑单条元路径,导致模型只关注了元路径的局部结构,忽略了元路径之间的全局相关性;还有一些模型则是忽略掉了元路径的中间节点和边信息,导致模型无法学习到元路径内部的语义信息.针对以上问题,本文提出一种基于元路径的图Transformer神经网络(MaGTNN).该模型首先将异构图采样为基于元路径的多关系子图,利用提出的位置编码和边编码的方法来获取元路径中的语义信息.随后使用改进的图Transformer层计算出目标节点与其元邻居的相似度,并利用该相似度来聚合其所有的元邻居信息.在3个公开数据集的节点分类和节点聚类任务中, MaGTNN均高于最新的基准模型.