基于用户潜在兴趣的知识感知传播推荐算法

知识图谱引入推荐系统可以利用知识图谱实体之间的语义关系学习用户及项目表示。基于嵌入传播的方法利用知识图谱的图结构学习相关特征,但随着传播范围增加,多跳实体间的语义相关性减小。为有效提升推荐语义表达能力并提高推荐准确度,提出基于用户潜在兴趣的知识感知传播推荐模型,该模型采用异构传播方式传播项目关联知识并迭代学习用户的潜在兴趣,以此增强模型对用户与项目的表示能力。具体地,首先图嵌入层生成用户与项目的初始化表示,随后在异构传播层中采用知识感知注意力机制区分同一层中实体之间的重要性,更精确生成目标实体的表示。随后通过用户潜在兴趣传播学习用户的高阶潜在兴趣,增强多跳实体语义相关性。最后在预测层中使用信息衰减因子区分不同传播层次的重要性,生成用户及项目的最终表示。实验表明,该模型在Last. FM与Book-Crossing两个公开数据集上AUC值相较于最先进的基线提升了2.25%与4.71%,F1值分别提升3.05%和1.20%,recall@K值均优于对比的基线模型,提出的模型能有效提高推荐准确度。     

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.     

基于对偶四元数的协同知识图谱推荐模型

为减轻用户-商品交互数据稀疏和冷启动问题对协同过滤算法推荐效果的影响,许多研究者将知识图谱引入推荐系统.然而既往工作对协同知识图谱中关系的建模较为单一,表达能力较弱,不利于建模实体间的复杂关系以及学习用户和商品的嵌入.为克服这一问题,本文提出基于对偶四元数的协同知识图谱推荐模型(DQKGR),利用富有表达力的对偶四元数嵌入表示用户和商品,以有效建模实体和关系之间复杂的潜在依赖.在商品和用户的嵌入学习部分,本文设计了一个新的知识图谱嵌入模型(DQKGE),可基于莫比乌斯变换捕捉协同知识图谱中实体间多种复杂关系,并基于此设计偏好传播与聚合方法以利用知识图谱中的结构信息进行推荐.为验证所提DQKGR模型的有效性,在公开的Last-FM、MovieLens-20M和Book-Crossing数据集上进行大量实验,结果表明所提DQKGR模型推荐结果在多个评测指标上优于现有方法,可在平均意义上产生2.83%以上的性能提升.     

融合增强协同信息和知识图谱信息的推荐模型

将知识图谱引入推荐系统,能一定程度解决数据稀疏和冷启动问题,但是往往忽略了高阶协同信息和不同协同信息的重要程度对探索用户潜在偏好的重要性,由此提出了一种融合增强协同信息和知识图谱信息的推荐模型(CIKG)。该模型首先利用用户和项目的历史交互数据,获取一阶协同信息和高阶协同信息,同时使用注意力机制捕获重要信息,得到增强协同信息,用来补充用户和项目的特征表示。其次通过将用户交互的项目与知识图谱中的实体对应,在知识图谱中执行传播操作,得到知识图谱信息,用于挖掘用户的偏好并且增强模型的可解释性。最后通过聚合器将增强协同信息和知识图谱信息结合得到用户和项目的最终表示,从而进行预测。在Last-fm和Book-crossing两个数据集上进行的实验结果表明CIKG相比其他对比的模型推荐效果有较大提升。     

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。     

基于多视图的知识感知推荐系统

现在基于知识图谱的推荐方法中,大多采用单一用户或项目表示,存在用户兴趣干扰、信息不完全利用和数据稀疏的问题。本文提出一种基于多视图的知识感知推荐模型（Multi-view Knowledge-aware,MVKA）。首先,该模型在用户-项目图融合注意力机制捕获用户的兴趣表示;引入项目-实体图,设计图注意力网络进行特征提取获取项目的嵌入表示;然后在2个视图之间构造图视角的对比学习方法,最后进行求和和串联操作得到用户和项目的最终表示,并通过内积预测用户对项目的匹配分数。为了验证本文模型的准确性和计算效率,在MovieLens-1M、Book-crossing和Last FM公开数据集上进行了大量的实验,并且与其他传统方法和图神经网络模型相比,AUC和F1值评价指标均有明显提升,说明MVKA模型可显著利用各种信息关系数据来改善知识感知推荐任务。     

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.     

融合多时间尺度和特征加强的知识图谱推荐模型

针对现有的知识图谱推荐模型没有考虑到用户的周期特征以及待推荐项目会对用户近期兴趣产生影响的问题,提出一种融合多时间尺度和特征加强的知识图谱推荐模型（MTFE）。首先,采用长短期记忆（LSTM）网络在不同时间尺度上挖掘用户的周期特征并融入到用户表示中;然后,通过注意力机制挖掘待推荐项目中与用户近期特征相关性较强的特征,将其加强后融入项目表示中;最后,通过评分函数计算用户对待推荐项目的评分。在真实数据集Last.FM、MovieLens-1M和MovieLens-20M上把所提模型和个性化实体推荐（PER）、协同知识嵌入（CKE）、LibFM、RippleNet、知识图卷积网络（KGCN）、协同知识感知注意网络（CKAN）等知识图谱推荐模型进行对比。实验结果表明,在三个数据集上MTFE相较于表现最优的对比模型的F1性能分别提升了0.78、1.63和1.92个百分点,AUC指标在三个数据集上分别提升了3.94、2.73和1.15个百分点。可见,所提模型相较于对比图谱推荐模型有更好的推荐效果。     

融合协同知识图谱和图卷积网络的推荐算法

推荐系统广泛应用于互联网,缓解信息过载问题。现有研究通常将知识图谱引入推荐算法中,但不能有效获取用户与项目的高阶建模以及存在数据稀疏性的问题。该文提出了一种融合协同知识图谱和图卷积网络的推荐算法(CKGCN)。首先,将用户-项目交互矩阵与项目知识图谱构建为协同知识图谱,利用知识感知注意力机制对邻居节点进行权重分配,递归地捕获用户和项目的特征向量,搜索用户对项目的潜在喜好,有效缓解数据稀疏性的问题。其次,采用基于图卷积网络的邻域聚合算法捕捉每层实体网络之间的高阶联系,将实体与邻域实体聚合,丰富实体语义表示。另外,通过交叉压缩单元协作处理项目特征向量与实体特征向量,探索二者的高阶特征交互,从而过滤实体的冗余信息、挖掘项目更深层次的联系。最后,对用户特征向量与项目特征向量进行计算得出用户对项目的预测概率。经过点击率预测及Top-k推荐实验证明,在书籍Book＿Crossing和音乐Last.FM两个公开的数据集上,该算法与五种基线算法相比较,AUC,ACC,F1,Recall@k和Precision@k评价指标值均有提升,表明该模型具有良好的推荐性能。     

基于跨会话知识图谱的图注意力网络推荐方法

基于会话的推荐方法旨在根据匿名用户行为序列预测下一个项目。然而,现有会话推荐方法多基于当前会话建模用户偏好,忽略了会话间蕴含的语义信息及知识图谱中丰富的实体和关系信息,无法有效缓解数据稀疏性的问题。提出一种基于跨会话信息与知识图谱的图注意力网络推荐方法。通过有效整合跨会话信息和知识图谱中的项目知识构建跨会话知识图谱,利用知识感知的注意力机制计算各邻居节点的重要性分数,以更新项目节点表示,采用门控循环单元和图注意力网络将每个会话表示为该会话的当前偏好和全局偏好的组合。在此基础上,将会话嵌入和项目嵌入拼接后输入到多层感知机,得到目标会话和候选项目的预测分数,从而实现会话推荐。实验结果表明,与GRU4REC、SR-GNN、FGNN等方法相比,该方法在KKBOX和JDATA两个真实数据集上的推荐命中率分别至少提高了8.23和2.41个百分点,能有效增强会话推荐性能。     

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。     

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。     

基于知识图谱与协同过滤的饮食推荐算法

针对传统的基于协同过滤的饮食推荐算法只利用用户-物品评分矩阵,没有考虑物品本身的语义信息而导致推荐精度不高的问题,本文通过构建知识图谱引入菜品间的语义信息作为重要推荐依据,提出一种基于知识图谱嵌入和协同过滤的个性化饮食推荐算法。通过在2个不同的低维连续的向量空间里表示出菜品实体及其关系,计算菜品间的语义相似度,将语义相似度纳入到协同过滤推荐中进行推荐。本文算法加强了对菜品间内部隐性信息的利用,缓解了数据稀疏性和冷启动问题,使得推荐结果更加合理。在饮食数据集上的实验结果表明,本文算法在饮食推荐上效果显著,在召回率、AUC值2项指标方面都有着明显提升。     

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%。     

基于评论文本图表示学习的推荐算法

基于卷积或循环神经网络的推荐系统主要捕捉评论文本中相邻词之间的局部和连续依赖关系,对长期、全局、非连续的依赖关系的捕捉能力有限。针对该问题,提出一种基于评论文本图表示学习的推荐算法RGP。将每个用户或项目的评论文本表示成图,图的节点为评论文本的词,图的边为词与词的连接关系。针对图中的每个节点,使用基于连接关系的图注意力网络加权融合其邻点信息,利用基于交互关系的注意力机制对节点重新赋权,并加权融合图中所有节点的表征从而得到整个图的表征。在此基础上,将基于用户和项目ID的嵌入表征及其评论图表征耦合输入并采用因子分解机进行评分预测,以得到最终的推荐结果。实验结果表明,与NARRE、DAML等算法相比,RGP算法可有效提高推荐精度。     

融合画像和文本信息的轻量级关系图注意推荐模型

针对当前基于图神经网络的推荐系统受数据稀疏影响推荐效率不高的问题,提出融合画像和文本信息的轻量级关系图注意推荐模型(LightRGAN)。首先,利用用户画像和项目画像初始化用户和项目的嵌入表示。其次,引入评论、项目描述和项目类型作为辅助信息,并通过基于多头注意力机制的文本嵌入网络挖掘同一用户评论集和描述集中文本之间的潜在联系。然后,通过融合注意力机制的轻量级关系图卷积网络学习用户和项目的嵌入表示。最后,对各层嵌入表示加权求和并通过预测网络计算匹配分数。在三个公开数据集上的实验结果表明LightRGAN的效果优于多个现有的基线模型,评估指标HR@20、NDCG@20较最优基线模型最少提升了2.58%、2.37%。     

基于知识图谱上下文的图注意矩阵补全

针对图卷积编码器提取用户、项目信息过程中权重共享,不能区分邻域之间重要性,以及知识图谱作为辅助信息时,基于图神经网络方法无法显示对知识图谱非本地上下文（最相关的高阶邻居集合）信息进行捕获的问题,提出一种基于双向交互图传递的图注意编码器框架,显示利用知识图谱本地（一阶邻居集合）和非本地上下文信息。通过图注意编码器获取用户、项目的嵌入向量;考虑用户对实体的个性化偏好,通过特定于用户的图注意机制来捕获知识图的本地上下文信息;使用随机游走抽样提取实体的非本地上下文,并使用递归神经网络建模实体与非本地上下文实体之间的依赖关系,通过一个双线性解码器重建二部图中的链接。与现有的方法相比,在真实数据集上的实验结果验证了该模型的优越性。