复杂网络链路预测

网络中的链路预测是指如何通过已知的网络结构等信息预测网络中尚未产生连边的两个节点之间产生连接的可能性。预测那些已经存在但尚未被发现的连接实际上是一种数据挖掘的过程,而对于未来可能产生的连边的预测则与网络的演化相关。传统的方法是基于马尔科夫链或者机器学习的,往往考虑节点的属性特征。该类方法虽然能够得到较高的预测精度,但是由于计算的复杂度以及非普适性的参数使其应用范围受到限制。另一类方法是基于网络结构的最大似然估计,该类方法也有计算复杂度高的问题。相比上述两种方法,基于网络结构相似性的方法更加简单。通过在多个实际网络中的实验发现,基于相似性的方法能够得到很好的预测效果,并且网络的拓扑结构性质能够帮助选择合适的相似性指标。该文综述并比较了若干有代表性的链路预测方法,展望了若干重要的开放性问题。     

信息融合相似性算法下的虚拟社区链接预测

针对传统的基于节点相似性的链接预测方法存在链接预测指标仅考虑网络结构信息或者节点属性信息,以及链接预测指标静态处理节点之间关系的问题,提出了一种基于信息融合相似性算法的链接预测指标（similarity based on network evolution and user generated content , SNEUGC）,该指标结合用户生成内容信息和网络演化信息对含权网络进行链接预测,以解决现有链接预测指标在含权网络环境下链接预测准确率低的问题。实验证明,该方法的准确率达到了80％,具有一定的可行性。     

基于共同邻居有效性的复杂网络链路预测算法

链路预测旨在预测网络中的缺失连边，对于实际网络演化机制的了解具有重要意义。虽然现有研究已经提出了很多相似性指标，但它们都忽视了不同网络结构下共同邻居的有效性，而局部拓扑结构信息尤其是共同邻居结构在计算节点间相似性中发挥重要作用。考虑到共同邻居周围局部拓扑信息，该文提出了一种高效共同邻居指标。该指标首先分析了共同邻居所有连边的有效性，分别从端点两侧量化了节点的有效性；然后，通过分析共同邻居节点拓扑有效性对两侧资源分配过程的影响刻画节点间相似性。15个实际网络数据实验表明，相比现有经典的9种方法，所提方法具有较高的预测精度。     

基于异质模体特征的社交网络链路预测

现有链路预测方法大多是针对同质网络,没有考虑到真实网络多数是节点或连边性质具有差异的异质网络,无法充分利用不同类型节点或连边的拓扑结构信息.提出了一种基于异质模体特征的链路预测方法,将网络中的用户以性别差异作为节点类型划分,构建区分节点类型的异质模体特征进行异质网络中的链路预测.在此基础上,提出融合同质模体与异质模体特...     

融合权重和结构的加权非负矩阵分解的链路预测

链路预测的目标是根据已知网络结构信息去预测尚未连接的节点间形成链接的可能性。大部分现存链路预测方法仅关注无向无权网络,忽略自然权重与网络结构,从而导致预测精度下降。为此,文章提出一个加权非负矩阵分解（WNMF）的链路预测模型。该模型同时保持自然权重和加权网络局部结构。首先,将权重网络的邻接矩阵分解映射到低维潜在空间,以保持原始网络自然链接权重,然后将3个经典的加权共同邻居（WCN）、加权Adamic-Adar（WAA）和加权资源分配（WRA）作为指示矩阵分配给非负矩阵分解模型,以保持网络局部结构,并融合以上两类信息提出3个基于加权非负矩阵分解框架（WNMF框架）的链路预测模型:WNMF-WCN、WNMF-WAA和WNMF-WRA。此外,采用拉格朗日乘法规则学习所提3个模型参数。在6个真实世界加权网络上将现有链路预测模型与本文链路预测模型相比较,其结果表明,所提模型的PCC和Precision值最高可分别提升22.8%和23.5%。     

基于拓扑有效连通路径的有向网络链路预测方法

链路预测旨在利用已有的网络拓扑信息来挖掘未知连边,具有较高的应用价值.大部分已有的基于拓扑结构的方法,关注节点对之间的路径数或者预测节点对的出入度,未有效挖掘节点对之间的连边长度和连边上节点的影响力对相似性的影响.针对此问题,该文提出了基于拓扑有效连通路径的链路预测方法,并分析了不同路径长度在节点度、半局部中心性和H-...     

基于资源传输节点信息耦合度的链路预测方法

现有的基于资源传输的链路预测方法仅考虑了路径信息的影响,却忽略了拓扑信息耦合对资源传输的促进作用。鉴于此,提出了一种基于资源传输节点信息耦合度的链路预测方法。首先根据拓扑信息定义了节点间信息耦合度和资源传输的路径载重量,从两个角度分别对节点间的相似性进行度量;然后为保证融合的科学性,基于链路预测的AUC给出权重,定义了结合节点间资源传输路径载重量和信息耦合度的链路预测方法(TP);最后在6个真实网络上进行数值仿真对比实验,验证方法的可行性与有效性。结果表明,文中所提方法不仅具有更高的预测精度,而且鲁棒性表现良好。     

异常链路分析在电力网络恢复中的应用

在大规模瘫痪状态下的电力系统的恢复过程中，网络中的一些特殊连边起到了关键作用，这是该文提出的基于异常链路分析的网络重构策略的主要思想。通过链路预测算法对网络中真实存在的连边进行异常度排名，以优先恢复异常度高的电源节点为目标，建立骨架网络恢复策略，然后根据链路的重要性进行骨架网络之外的线路的修复。这样不仅可以快速连通电源发电机，也能及时恢复重要线路，具有实际意义。     

加权网络中基于多路径节点相似性的链接预测

鉴于现有大多数链接预测算法仅考虑了图的局部或全局特性,在预测准确率和计算复杂度上难以均衡,且有关加权网络的链接预测研究相对较少,提出新的加权社会网络链接预测算法(STNMP).引入节点对边权强度的概念,用于度量邻居节点间的局部相似度.提出路径相似性贡献的概念,定义多路径传输节点相似性,用于描述步长为2和3的所有路径及这些路径上的中间节点对于所连接的两个节点的相似性总贡献.在多个真实网络中对算法的有效性进行验证,以AUC作为评价指标,与经典相似性算法CN、Jaccard、AA等进行预测准确率的对比分析.结果显示,针对小规模社会网络,STNMP算法的预测准确率高于现有算法.     

加权网络中基于多路径节点相似性的链接预测

鉴于现有大多数链接预测算法仅考虑了图的局部或全局特性,在预测准确率和计算复杂度上难以均衡,且有关加权网络的链接预测研究相对较少,提出新的加权社会网络链接预测算法(STNMP).引入节点对边权强度的概念,用于度量邻居节点间的局部相似度.提出路径相似性贡献的概念,定义多路径传输节点相似性,用于描述步长为2和3的所有路径及这些路径上的中间节点对于所连接的两个节点的相似性总贡献.在多个真实网络中对算法的有效性进行验证,以AUC作为评价指标,与经典相似性算法CN、Jaccard、AA等进行预测准确率的对比分析.结果显示,针对小规模社会网络,STNMP算法的预测准确率高于现有算法.     

基于学习自动机与萤火虫算法的链路预测

为了探索便携交换网络的演化规律,研究其网络行为预测中的链路预测问题.便携交换网络具有节点移动性、节点间间歇性连接、高延迟等特点,其链路预测面临的挑战是节点相遇的机会性和拓扑的时变性,获得其高质量链路预测的关键是如何较全面地获取节点的属性.作者提出基于学习自动机和萤火虫算法的链路预测方法(link prediction ...     

基于隐朴素贝叶斯模型的链路预测算法

针对目前基于共邻节点及其改进的链接预测模型中存在对共邻节点间的依赖关系考虑不足,不能完全利用网络的拓扑结构信息的问题,本文提出了基于隐朴素贝叶斯模型和双隐朴素贝叶斯模型的链接预测方法。算法考虑共邻节点间互相依赖关系及其依赖关系的不同,通过隐朴素贝叶斯分类模型计算节点之间的相似性,利用条件互信息来衡量节点间的依赖程度,提高链接预测的准确率。采用网络DBLP和Email的真实数据作为实验数据集,使用AUC和Precision方法来评价本文的预测模型,实验结果表明,本文方法比目前主流方法的预测效果更好,验证了方法的准确性。     

基于卷积神经网络的链接表示及预测方法

针对节点全局表示和链接局部拓扑关系,提出链接序列化表示及卷积神经网络（CNN）提取序列特征的链接预测方法.研究节点间的局部拓扑及共邻关系,基于共邻紧密度构建链接局部拓扑的有序节点序列,并用node2vec节点向量表达生成潜在链接的矩阵表示;基于CNN建立链接预测的分类模型,采用CNN可变滤波器窗口卷积运算提取序列中共邻与节点对的多层隐含关系,分类训练实现链接的有效预测.在4种大规模网络数据集上的实验结果表明,相比已有方法,该方法的AUC值有显著提高,最高达12.4%,稳定性及普适性较强,解决了传统方法对大规模稀疏网络的预测准确率下降问题.     

基于模块度相似性的二分网络链路预测算法

基于社团结构,提出模块度相似性的二分网络链路预测算法,克服了二分网络在链路预测中丢失社团结构信息的局限性。首先,通过定义二分模块度,利用奇异值分解,将网络中的节点嵌入到欧式空间中的向量。其次,提出二分网络模块度相似性的框架,利用向量余弦相似度定义二分网络节点对之间的模块度相似性指标(MS指标)。最后,基于小提琴图和评价指标AUC,在3个真实网络上进行模拟仿真,与9种链路预测相似性指标进行对比,证明MS指标用于二分网络链路预测具有较高的精度。     

基于LDA主题模型的社会网络链接预测

针对传统社会网络链接预测方法忽视节点文本内容的问题,提出一种基于潜在狄利克雷分配(Latent Dirichlet Allocation, LDA)主题模型的协作演化链接预测算法。算法利用LDA模型,对节点的文本内容进行分析,提取出每个节点的主题分布向量,利用分布向量的点积来衡量节点文本的相似性;然后将节点文本内容相似性矩阵与节点邻接矩阵相加,在此基础上计算节点之间的相似性;最后选取相似性最高的k个节点作为预测结果。实验结果表明该算法在网络图稀疏的情况下有较好的效果。     

基于自适应流形相似性的图像显著性区域提取算法

为了在图像显著性区域提取过程中改善算法的自适应性和精准度,提出基于自适应流形相似性的图像显著性区域检测算法。将图像分割成超像素,根据图像中显著性区域频率变化比较大的特性,生成图像显著性区域的高频节点;针对高频节点利用凸包运算寻找显著性区域的种子节点;使用流形算法在图像中对种子节点进行显著性区域信息扩散,得到图像的显著性区域。试验结果表明:利用流形算法搭建求解每个数据的邻接矩阵进行信息扩散,能够在保证信息精准分类的同时提高算法的自适应性,其结果优于同类的图像显著性区域检测算法。     

一种基于主机重要度的网络主机节点风险评估方法

现有依据攻击图评估网络主机节点方法中的原子攻击概率和资产保护价值计算时,未考虑主机节点间关联关系对主机节点风险值的影响。对此,提出了以网络中主机重要程度为基础的风险评估方案。首先,依据网络信息构建主机攻击图,利用漏洞可利用性、代码可用性和防御强度计算原子攻击概率并依据攻击图计算路径攻击概率;然后,从攻击图结构和资产保护价值2个角度表征主机重要度,利用原子攻击概率的倒数对主机攻击图加权并计算主机节点的改进加权介数指标,利用熵权法对主机节点资产保护价值指标赋权并计算资产保护价值;最后,根据主机节点最大路径攻击概率和主机重要度计算网络主机节点的风险值。实验结果表明,所提方法能够更全面地评估网络环境中的主机节点风险,得到的风险值更加合理。