基于二部图多权重投影的大数据推荐算法

基于网络结构的推荐算法存在多样性不足的问题,为此提出了一种基于二部图多权重投影的大数据推荐算法。首先,提取出数据集的基础信息,将所有的项目—用户数据输入莱文斯坦距离程序,计算各个属性之间的相似性;然后,计算二部图网络中节点之间相同邻居的数量、节点之间的共同邻居度以及每个节点的度,计算二部图网络中每条边的三重权重;最后,采用增强的二部图投影技术提取二部图网络的潜在链接,实现基于相似性的链接预测。在大数据集与小数据集上分别开展了实验,结果显示该算法的准确率与覆盖率均优于其他几种类型的推荐算法,并且优于同类型的推荐算法。     

基于相似度传播的二分网络链接预测

链接预测是复杂网络分析中的重要研究问题。提出了一个基于链接相似度传播的二部图链路预测算法。该算法将链接相似度得分通过随机游走在网络中进行传播和更新。在该算法中,网络里的每一条边都被分配一个基于相似度的传播概率。不同部分的节点之间的链接相似性得分根据它们的边的传播概率来传播。在不同大小的真实社交网络上的实验结果证明,该算法可以取得比其他算法更精确的预测结果。     

基于加权投影的二分网络的链路预测

二分网络上的链路预测是复杂网络中的重要研究内容。充分利用拓扑结构,提出一种基于双向投影的二分网络上的链路预测算法。它能同时投影二分网络上的两类节点,分别生成基于顶部节点的投影图和基于底部节点的投影图。通过基于资源分配的加权方法得到同类节点之间的资源权重比,利用相似度度量两类节点之间未链接边资源分配值进行比较,预测出链路边。在实验分析中通过利用AUC来分析算法的准确性和精度,得出该算法具有一定的优势。     

一种基于加权网络拓扑权重的链路预测方法

近年来,复杂网络中的链路预测问题受到越来越多的关注,链路预测的应用场景也越来越广泛,因此如何提高链路预测精度是一个重要问题。目前已提出了很多方法,其中加权相似性指标的预测方法取得了很好的效果。然而传统的加权网络链路预测方法仅考虑了链接的自然权重,忽略了链接的拓扑权重对预测精度的影响。因此,针对加权网络的链路预测,综合考虑网络中边的聚类和扩散特性并将其作为边的拓扑权重,提出了基于链接拓扑权重的WCD含权预测指标,包括WCD-CN,WCD-AA,WCD-RA和WCD-LP4个相似性指标。文中以Matlab为实验平台,在两个带权数据集(USAir,Bibble)和两个无权数据集(Pblogs,Dolphins)上进行实验,并以AUC作为评价指标。仿真结果表明,与基于自然权重的含权指标、基于簇系数的结构含权指标相比,所提算法具有更好的预测精度。     

基于链接重要性和数据场的链接预测算法

针对现有基于节点相似性的链接预测方法忽略了网络拓扑本身链接强度的信息,带权的拓扑路径方法中权值较难确定等缺陷,提出一种基于链接重要性和数据场的链接预测算法。首先,将所有链接边赋予不同的链接权重;其次,考虑潜在链接节点间的相互影响,对部分没有链接的节点进行链接预估计;最后,利用数据场势函数计算两节点间的相似值。在典型的网络数据进行的实验结果表明,所提方法在分类指标和推荐指标中都有很好的表现：以AUC为评价指标时,比同复杂度的局部路径（LP）算法提高了3到6个百分点;以DCG为评价指标时比LP算法提高了1.5到2.5个DCG值。算法整体上提高了预测准确性,且由于参数确定简单,复杂度又不高,在实际中易于部署。     

面向异质变分超图自动编码器的超边链接预测模型

如何采用超边建模网络数据中的多元关联关系,实现潜在超边链接关系的预测具有重要的现实意义。现有方法主要集中于研究具有成对关系的网络数据,然而,直接将现有的链接预测方法用于超图网络中的超边链接预测具有一定的局限性。因此,提出基于异质变分超图自动编码器的超边链接预测模型(heterogeneous variational hypergraph autoencoder,HVGAE)。首先,利用超图卷积实现变分超图自动编码器,将超图网络数据转换成一种低维空间表示;其次,加入节点近邻度函数,最大程度地保留其结构信息,从而构建异质超图网络超边链接预测模型。针对三种不同类型的超图网络进行实验,结果表明相比其他的基准方法,HVGAE模型获得了较好的预测结果,说明其能够较好地解决超图网络中的超边链接预测问题。     

一种集成局部加权聚类系数的链接预测算法

加权复杂网络中的权重主要表示节点与节点之间的相互作用强度。由于权重的存在,传统的基于局部结构的无权链接预测方法并不适用于加权网络。因此一部分工作尝试把传统的基于局部邻接节点结构的算法迁移到加权网络场景,但是该类算法只是利用了一级共邻节点的拓扑属性,无法反映共邻节点的邻居对潜在节点对的贡献以及共邻节点互联密集程度对预测结果的影响。该文从局部结构的密集层面来分析共邻节点对潜在节点对的影响,提出了一种集成加权聚类系数的相似度指标（WCCLP）,该指标能够有效地扩大局部共邻节点结构对预测性能的影响,同时也能轻易拓展到加权局部朴素贝叶斯链接预测模型（WLNB）中。采用无监督学习的实验表明,和现有的相似度算法相比,WCCLP在多个真实数据集取得了更好的预测效果,同时在有监督学习的链接预测场景中,由WCCLP构建的特征比现有的局部相似度算法构成的特征更具判别性,同时拓展到WLNB的实验效果证明加权聚类系数的定义能够有效推广到其他模型当中。     

一种融合节点属性信息的社会网络链接预测方法

随着大规模社会网络的发展,链接预测成为了一个重要的研究课题。研究了在社会网络中融合节点属性信息进行链接预测,在传统的社会-属性网络图模型的基础上,将节点属性的类别这一重要参量加入到网络构建中。基于此,提出了一系列为网络中不同类型的连边分配边权重的方法,最后通过随机游走的方法进行网络链接的预测。实验表明,所提链接预测方法相比同类方法有明显的效果提升。     

融合局部与全局紧密度的符号网络链接预测算法

鉴于大多数符号网络预测算法仅能对已有链接缺失的符号进行预测,无法实现未知的链接及其符号预测,提出一种融合局部与全局结构特征定义节点间相似性的符号网络链接预测算法.基于结构平衡理论,利用连接两节点的步长为2和3的路径信息分别定义局部和全局链接紧密度,有效融合两者得到两节点的总相似度,其绝对值度量了链接建立的可能性,其符号即为链接的符号预测结果.在多个经典的符号网络数据集上对算法的有效性和正确性进行了验证,并与符号网络中有代表性的预测算法进行了准确率以及推荐链接的对比分析.结果显示,所提算法在链接预测与符号预测两方面均达到了较好的预测性能.     

融合多元影响力节点识别指标MPR的链接预测

多元网络通常是指节点之间存在多种维度链接关系的图结构.多元网络链接预测算法在构建相似度指标时,多数仅考虑单一维度网络的拓扑结构属性,未挖掘不同维度子网络之间存在的关联,影响链接预测的效果.针对该问题,提出一种基于多元全局节点影响力识别指标MPR的多元网络链接预测算法.通过定义一个多维度节点影响力排序指标MPR,度量多元网络空间中影响力较大的节点,并把影响力排名函数转化为潜在节点对之间的相似度得分,从而应用到多元网络链接预测场景中.在2个真实多元网络数据集上的实验结果表明,该算法的预测效果优于PR、EDC、ANC等对比算法,且具有较好的稳定性.     

A link prediction algorithm based on low-rank matrix completion

Link prediction is an essential research area in network analysis. Based on the technique of matrix completion, an algorithm for link prediction in networks is proposed. We propose a new model to describe matrix completion. In addition to the observed data, the model takes the noise matrix into account, which is important for detecting missing links. We propose an alternative iteration algorithm to solve matrix completion. The algorithm uses the proximal forward-backward splitting to minimize the nuclear and L_2,1 norm simultaneously. A random projected shrinkage operator on the singular values is defined, and an algorithm for implementing the projected shrinkage operator is presented. Using this operator, the time complexity of our algorithm is reduced greatly and reaches the lower bound of the time complexity for a similarity-based link prediction method. The empirical results of real-world networks show that the proposed algorithm can achieve higher quality prediction results than other algorithms.     

Spectral evolution in dynamic networks

We introduce and study the spectral evolution model, which characterizes the growth of large networks in terms of the eigenvalue decomposition of their adjacency matrices: In large networks, changes over time result in a change of a graph’s spectrum, leaving the eigenvectors unchanged. We validate this hypothesis for several large social, collaboration, rating, citation, and communication networks. Following these observations, we introduce two link prediction algorithms based on the learning of the changes to a network’s spectrum. These new link prediction methods generalize several common graph kernels that can be expressed as spectral transformations. The first method is based on reducing the link prediction problem to a one-dimensional curve-fitting problem which can be solved efficiently. The second algorithm extrapolates a network’s spectrum to predict links. Both algorithms are evaluated on fifteen network datasets for which edge creation times are known.     

基于时序模体注意力图卷积的动态网络链路预测算法

时序网络中的动态链路预测旨在基于历史连边信息预测未来会产生的连边,是网络分析的重要组成部分,具有极大的理论研究价值和广阔的应用场景.针对现有的动态链路预测算法大多基于一阶连边关系预测未来连边,忽略了对高阶的拓扑信息和时序通联信息的挖掘和利用问题,提出一种基于时序模体注意力图卷积的动态链路预测算法.首先,提出一种时序模体邻接矩阵构建算法,利用时序模体抽取节点间的高阶拓扑和时序关系信息;然后利用隐式调节过程对网络演化过程进行建模,并使用时序模体邻接矩阵作为传输矩阵的图卷积神经网络学习节点的低维向量表示并进行迭代更新;最后以节点间表示向量作为输入,通过计算连边发生的条件密度函数值作为依据完成动态链路预测.在多个真实时序网络数据集上的实验结果表明,所提算法可有效挖掘节点间的高阶拓扑和时序信息,提高动态链路预测效果.     

基于通信量权值二分图分配算法的列车通信网络研究

针对列车通信网络的网络性能直接受到网络拓扑结构的影响,提出一种基于设备间的通信量权值的二分图分配算法,解决网络拓扑中设备到交换机的分配问题。首先,根据列车通信网络中各设备间的实际通信情况,建立列车交换式以太网模型,得出设备间的通信量权值;然后,利用通信量权值的二分图分配算法完成设备到交换机的分配,构建新的交换式列车网络拓扑结构。通过OPNET建模仿真对该结构的网络性能进行分析,结果表明,优化后的列车通信网络拓扑结构比未优化的拓扑结构,在网络时延、链路利用率和吞吐量等网络性方面能均有很大的提升,可为列车通信网络拓扑结构优化研究提供理论参考。     

基于重引力搜索链接预测和评分传播的大数据推荐系统

大数据推荐系统的搜索空间较大导致推荐的响应时间过长。为权衡大数据推荐系统的时间效率和推荐性能,提出一种基于重引力搜索链接预测和评分传播的大数据推荐系统。采用相对相似性指数度量用户的相似性,采用广义Meta Path模型建立相似图;引入社区信息来提高局部链接预测的准确率,从强社区提取优化的子图来实现局部链接的预测,通过重引力搜索对子图做优化处理,从而缩小搜索空间;设计基于传染病模型的网络传播策略,根据已有的模式探索隐藏的模式。基于公开数据集的实验结果表明,该算法有效地提高了推荐系统的准确率和覆盖率,并且响应时间在可接受的范围内。     

基于共同邻居惩罚的复杂网络链路预测方法

链接预测是确定用户间关系的基本工具。通过相似性度量进行链路预测是一种常见的方法,提出一种基于相似度的链路预测算法,根据网络结构及拓扑特性来确定相似度,引入优化链路预测度量方法,将聚类系数作为网络结构性质。此外,并考虑共享邻域,得到较其他同类链路预测方法更好的性能。实验结果表明,提出的算法性能优于经典算法。结合在Facebook、Twitter与新浪微博等社交网络环境中的实验结果可知,SLP-CNP法较其他算法具有更优精度与效率。在未来的工作中,还可尝试在所提方法的基础上,提升在加权网络、有向网络和二部网络中的适用性。