异质信息网络中基于网络嵌入的影响力最大化

针对当前大部分影响力最大化算法忽略了异质信息网络包含多种节点类型和多种关系类型,且不同类型节点在原始空间无法直接度量的问题,提出了一种异质信息网络中基于网络嵌入的影响力最大化模型（influence maximization based on network embedding,IMNE）,用于选择初始扩散节点实现影响力最大化。该模型不仅可以在对异质信息网络进行编码的同时表征异质信息网络中潜在的信息,还可以捕获不同类型节点间影响力的不确定和复杂性。在3个真实数据集上的实验验证了IMNE算法的有效性。     

异质信息网络中基于有向无环图的影响力最大化算法

针对异质信息网络中的影响力最大化(IM)问题,提出了一种基于有向无环图(DAG)的影响力最大化算法(DAGIM).首先基于DAG结构度量节点的影响力,然后采用边际增益策略选择影响力最大的节点.DAG结构表达力强,不仅描述了不同类型节点之间的显性关系,也刻画了节点之间的隐性关系,较完整地保留了网络的异质信息.在三个真实数...     

异质信息网络中基于邻接熵的影响力最大化

影响力最大化是研究如何在社会网络中寻找小部分最具影响力的节点作为信息扩散源,使信息在网络中传播范围最大的问题.已有相关研究大多只是针对同质信息网络,但现实中的社会网络是包含了多种对象类型和对象之间多种关系类型的异质网络,因此提出了基于元路径的邻接信息熵(MPAIE)模型,以及基于元图的邻接信息熵(MGAIE)模型来模拟异质信息网络中的社会影响.通过设置元路径或元图,该方法可以灵活地整合异质网络中的结构和语义信息,对节点的影响力做出度量,并在两个真实数据集上验证了MPAIE及MGAIE模型的有效性.     

一种基于元路径的异质信息网络链路预测模型

真实世界中不同类型的对象之间相互连接,形成异质信息网络.预测网络中对象之间的连接或交互是网络分析中的一个重要任务.不同于传统的同质性网络的链路预测,异质信息网络中,由于存在多种类型的节点和边,节点之间可以通过不同的关系进行连接.文中使用元路径,即通过一组关系连接了多种节点类型的路径,来描述异质信息网络中不同类型对象之间各种连接的不同语义,从而提出一种异质信息网络链路预测模型,通过组合对象之间在不同元路径上建立连接的概率来进行链路预测.在DBLP和Last.fm两个真实数据集上的实验结果表明:在7种关系的链路预测中,相比最好的基准方法,文中方法的AUC值平均提升了5.93%;另外,在链路预测中,通过元路径区分不同类型的节点和边之后,预测精度得到了明显提升;最后,为了平衡预测精度和模型的可扩展性,实验分析表明链路预测中仅考虑路径长度小于5的元路径就已经足够产生很好的预测结果.     

基于社区与结构熵的异质网络影响力最大化

影响力最大化的目的是在网络中发现能够触发最大数量的剩余节点参与到信息传播过程的一小群节点.目前异质信息网络中影响力最大化的研究通常从网络中抽取同质子图、或基于节点局部结构的元路径进行节点影响力的评估,没有考虑节点的全局特征和网络中高影响力节点间的集群现象给种子集合最终扩散范围造成的影响损失.文中提出了一种基于社区与结构熵的异质信息网络影响力最大化算法,该算法能够有效地从局部和全局两个方面度量节点的影响.首先,通过构建元结构保留节点在网络中的局部结构信息和异质信息度量节点的局部影响;其次,利用节点所属社区在整个网络中的权重占比对节点的全局影响进行度量;最后,综合求出节点的最终影响并选出种子集合.在真实数据集上进行的大量实验结果表明所提算法有较好的有效性和效率.     

基于深度学习的异质信息网络表示学习方法综述

万物依存而在，现实世界中的实体之间存在着各种不同的关联关系，如人与人之间的关系可以构成社交网络，学者通过共同发表论文、引用文献构成引文网络。同质网络将节点和边抽象为单一类型，但是这会造成大量的信息丢失。为了更大程度地保证信息的完整性和丰富性，有研究者提出了异质信息网络的概念，即包含多种类型节点和边的网络模式。将异质信息网络中的拓扑结构和语义信息嵌入到低维向量空间中，下游任务能够利用异质信息网络中的丰富信息进行机器学习或数据挖掘任务。文中总结了近年来基于深度学习模型的异质信息网络表示学习方法的研究成果，同时聚焦两类关键问题——异质信息网络语义自动提取和动态异质信息网络的表示学习方法，列举了异质信息网络表示学习新的应用场景，并展望了异质信息网络的未来发展趋势。     

基于超图卷积的异质网络半监督节点分类

近几年,图神经网络(Graph Neural Network)由于能够较好地提取网络结构信息以获得网络表示,逐渐成为网络节点分类的主流算法.然而,与广泛研究的同质信息网络相比,真实世界中网络往往是由不同类型的对象通过复杂关系相互连接所构成的异质信息网络.异质信息网络包含复杂的结构信息和丰富的语义信息,这也给网络节点分类提供了新的机遇与挑战.在异质信息网络中,网络模体(Motif)能够用于理解和探索复杂网络,其既能描述复杂的语义信息,又能保存网络中高阶近邻结构信息.因此,提出基于网络模体的异质超图卷积网络模型MHGCN(Motif-based HyperGraph Convolutional Network).首先,将重复出现的高阶网络模体建模为多个相关节点所构成的超边(hyperedge),进而将整个异质信息网络转换成由不同超边构成的超图,以克服同质网络中只能描述节点之间(pair-wise)关系的缺点;然后,利用超图的基本性质和谱理论设计超图上的卷积操作,同时引入超边自注意力机制聚合超图内部不同类型的节点,并通过在超图网络中加入自环解决在模型的前向传播过程中对异质信息网络覆盖不足的问题;最后,通过注意力机制对于不同语义的超图表示进行聚合,从而使最终的节点表示可以有效保持高阶近邻关系和复杂的语义信息.由于MHGCN是端到端的,最终模型直接学习得到节点的分类标签,并通过半监督节点分类任务进行验证,与其它方法相比,MHGCN在DBLP-P、DBLP-A数据集上比最好的基准方法micro-F1提高了0.56％～3.51％,macro-F1提高了0.54％～4.37％,验证了MHGCN模型的有效性.     

基于生成对抗网络和元路径的异质网络表示学习

现实世界中的信息网络大多为异质信息网络,旨在表示低维空间中节点数据的网络表示方法已普遍用于分析异质信息网络,从而有效融合异质网络中丰富的语义信息和结构信息.但是现有的异质网络表示方法通常采用负采样从网络中随机选择节点,并且对节点和边的异质性学习能力不足.受生成式对抗网络和元路径的启发,文中提出了一种新型的异质网络表示方...     

异质信息网络分析与应用综述

实际系统往往由大量类型各异、彼此交互的组件构成.目前,大多数工作将这些交互系统建模为同质信息网络,并未考虑不同类型对象的复杂异质交互关系,因而造成大量信息损失.近年来,越来越多的研究者将这些交互数据建模为由不同类型节点和边构成的异质信息网络,从而利用网络中全面的结构信息和丰富的语义信息进行更精准的知识发现.特别是随着大...     

异质信息网络高阶层次化嵌入学习与推荐预测

异质信息网络是一种异质数据表示形式,如何融合异质数据复杂语义信息,是推荐系统面临的挑战之一.利用弱关系具有的丰富语义和信息传递能力,构建一种面向推荐系统的异质信息网络高阶嵌入学习框架,主要包括:初始化信息嵌入、高阶信息嵌入聚合与推荐预测3个模块.初始化信息嵌入模块首先采用基于弱关系的异质信息网络最佳信任路径筛选算法,有效地避免在全关系异质信息网络中,采样固定数量邻居造成的信息损失,其次利用新定义的基于多头图注意力的多任务共享特征重要性度量因子,筛选出节点的语义信息,并结合交互结构,有效地表征网络节点;高阶信息嵌入聚合模块通过融入弱关系及网络嵌入对知识良好的表征能力,实现高阶信息表达,并利用异质信息网络的层级传播机制,将被采样节点的特征聚合到待预测节点;推荐预测模块利用高阶信息的影响力推荐方法,实现了推荐任务.该框架具有嵌入节点类型丰富、融合共享属性和隐式交互信息等特点.最后,实验验证UI-HEHo学习框架可有效地改善评级预测的准确性,以及推荐生成的针对性、新颖性和多样性,尤其是在数据稀疏的应用场景中,具有良好的推荐效果.     

面向异质信息网络的双通道协同聚类算法

网络聚类广泛应用于现实世界的各个领域，受到了越来越多的关注.由于保留了节点和链接关系的异质性，异质信息网络聚类相较于同质网络聚类具有更优的性能.然而，现有基于图神经网络的异质信息网络聚类忽略了节点属性以及拓扑结构对聚类的权重不同的问题.此外，这些方法仅对单一类型的目标节点聚类，而没有考虑其余类型节点的辅助作用.为此，提出了面向异质信息网络的双通道协同聚类算法（B3C），其能够有效地融合节点属性和拓扑结构，并挖掘异质节点间的潜在相关性，从而提高聚类性能.首先，设计了一个简单有效的双通道编码器以聚合拓扑结构及相似矩阵的邻域信息；接着，应用自训练聚类的同时学习异质信息网络表示以及优化聚类分配，并采用协同聚类机制，以对不同类型节点同时聚类；最后，利用三元中心损失（Triplet-Center Loss）学习具有区分度的节点表示，以凝聚相似节点，分离不相似节点.在公开数据集上进行了大量实验，验证了本文提出的双通道编码器性能相较于广泛使用的图神经网络编码器有显著提升，并且B3C精度优于现有的基于学习的异质信息网络聚类方法.     

异质信息网络中演员合作关系的链路预测

在异质信息网络中,节点与链接的异质特性和复杂性会增加链路预测的难度。针对该问题,提出一种采用综合拓扑特征表示的链路预测方法。对不同的元路径根据异质和同质信息网络拓扑特征获得异质和同质数据,将逻辑回归模型作为链路预测模型,并综合拓扑特征进一步提高预测准确率。在异质的movielens电影数据集上进行实验,结果表明,该方法可有效提高异质信息网络演员合作关系的链路预测性能。     

网络表示学习的研究与发展

网络表示学习旨在将网络中的节点表示成低维稠密且具有一定推理能力的向量,以运用于节点分类、社区发现和链路预测等社交网络应用任务中,是连接网络原始数据和网络应用任务的桥梁。传统的网络表示学习方法都是针对网络中节点和连边只有一种类型的同质信息网络的表示学习方法,而现实世界中的网络往往是具有多种节点和连边类型的异质信息网络。而且,从时间维度上来看,网络是不断变化的。因此,网络表示学习的研究方法随着网络数据的复杂化而不断变化。对近年来针对不同网络的网络表示学习方法进行了分类介绍,并阐述了网络表示学习的应用场景。     

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.     

面向异质信息网络的表示学习方法研究综述

网络表示学习旨在为网络中的组件(节点、边、子网络等)学习出低维的表征向量,使得这些向量能够在最大程度上保留组件在原网络中的特性。异质信息网络是由多种类型的节点、链接关系以及属性信息组成的网络,具有动态性、大规模和异质性等特点,在现实生活中普遍存在。融合多种异质信息进行网络表示学习,能在一定程度上解决数据稀疏问题,同时有助于训练出具有高区别力和推理能力的表征向量。但与此同时,也面临着如何有效处理复杂数据关系以及平衡异质信息的挑战。近年来,研究者们针对异质信息网络设计了不同的表示学习算法,在很大程度上推动了该领域的发展。针对这些算法,首先设计一个统一的分类框架,接着对各类别下的代表性算法进行概括介绍和比较,分析它们的时间复杂度和优缺点。此外,分类汇总了实验中的常用数据集。最后给出了该领域的挑战和未来可能的研究方向。     

异质信息网络的复杂条件社区搜索

社区是信息网络的重要属性, 社区搜索旨在寻找满足用户给定条件的节点集合, 是信息网络分析的重要研究内容. 异质信息网络由于包含更加全面、丰富的结构和语义信息, 所以异质信息网络的社区搜索近年来受到人们的广泛关注. 针对现有异质信息网络的社区搜索方法难以满足复杂条件社区搜索要求的不足, 定义了复杂条件社区搜索问题, 提出了考虑非对称元路径、受限元路径和禁止节点约束的搜索算法. 3种算法分别通过元路径补全策略、调整带标签的批量搜索策略和拆分复杂搜索条件的方式搜索社区, 同时针对禁止节点约束的搜索算法设计了基于剪枝策略和近似策略的优化算法以提高搜索效率. 在真实数据集上进行了大量实验, 实验结果证明了所提算法的有效性和高效性.     

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％.     

基于异质信息网络的推荐系统研究综述

推荐系统旨在为用户提供个性化匹配服务,从而有效缓解大数据时代的信息过载问题,并且改善用户体验,增加用户粘性,极大地促进了电子商务等领域的发展。然而,在实际应用场景中,由于数据稀疏和冷启动问题的存在,推荐系统往往难以得到精准的推荐结果;而复杂的模型设计也导致推荐系统的可解释性不尽如人意。因此,如何充分利用交互、属性、以及各种辅助信息提升推荐的性能和可解释性是推荐系统的核心问题。另一方面,异质信息网络作为一种全面地建模复杂系统中丰富的结构和语义信息的方法,在融合多源信息、捕捉结构语义等方面具有显著优势,已经被成功应用于相似性度量、节点聚类、链接预测、排序等各种数据挖掘任务中。近年来,采用异质信息网络统一建模推荐系统中不同类型对象的复杂交互行为、丰富的用户和商品属性以及各种各样的辅助信息,不仅有效地缓解了推荐系统的数据稀疏和冷启动问题,而且具有较好的可解释性,并因此得到了广泛关注与应用。本文旨在对基于异质信息网络的推荐系统进行全面地综述,首次系统地梳理现有工作,弥补该领域缺乏综述的空白。具体而言,本文首先介绍了异质信息网络和推荐系统的核心概念和背景知识,简要回顾了异质信息网络和推荐系统的研究现状,并且阐述了将推荐系统建模为异质信息网络的一般步骤。然后,本文根据模型原理的不同将现有方法分为三类,分别是基于相似性度量的方法、基于矩阵分解的方法和基于图表示学习的方法,并对每类方法的代表性工作进行了全面的介绍,指出了每类方法的优缺点和不同方法之间的发展脉络与内在关系。最后,本文讨论了现有方法存在的问题,并展望了该领域未来的几个潜在的研究方向。     

异质信息网络中基于元路径的社团发现算法研究

实际的网络化数据往往包含多种类型的对象和关系,采用异质信息网络可以更好地对其建模,因此异质信息网络分析逐渐成为数据挖掘的研究热点。虽然同质信息网络中的社团发现已经被深入研究,但是异质信息网络中的社团发现还很少被研究。该文研究异质信息网络中的社团发现问题,提出了一个新的社团发现算法框架HCD(heterogeneous community detection)。该框架由两部分组成: 基于单条元路径的社团发现算法HCD_sgl和融合多条元路径的社团发现算法HCD_all。HCD_sgl首先确定在给定元路径下所有节点的初始标签,再利用改进的标签传递算法进行最终的社团发现;HCD_all是在HCD_sgl的基础上将基于多条元路径的社团发现结果进行融合。通过在真实数据集和人工数据集上的实验验证了HCD算法的有效性。     

面向HIN基于多视角嵌入融合的推荐方法

由于异构信息网络具有丰富的语义信息而在推荐任务中得到广泛应用.传统的面向异构信息网络的推荐方法忽略了网络中关联关系的异质性,以及不同关联类型之间的相互影响.本文提出了一种基于多视角嵌入融合的推荐模型,分别从同质关联视角和异质关联视角来挖掘异构信息网络的深层潜在特征并加以融合,有效地保证了推荐结果的准确性.针对同质关联视角,提出了一种基于图卷积神经网络的嵌入融合方法,通过对同质关联作用下节点邻域信息的轻量式卷积,实现节点嵌入的局部融合.针对异质关联视角,提出了一种基于注意力的嵌入融合方法,利用注意力机制来区分不同关联类型对节点嵌入的影响,实现节点嵌入的全局融合.通过实验验证了本文所提出的关键技术的可行性和有效性.