基于拓扑连接紧密度的相似性链路预测算法

许多链路预测方法仅仅关注预测的准确度衡量指标,忽略了精确度衡量标准在实际应用中的重要作用,且没有考虑共同邻居与预测节点间紧密度对相似性刻画的影响。针对上述问题,提出了一种基于拓扑连接紧密度的相似性链路预测算法。该方法通过局部拓扑结构定义共同邻居紧密度,并引入参数调节不同网络中紧密程度,最终刻画网络节点间的相似度。6个实际网络测试表明,相比共同邻居（CN）、资源分配（RA）、Adamic-Adar（AA）、局部路径（LP）、Katz等相似性指标,该算法提升了链路预测的预测精度。     

基于节点交互度的社会网络链路预测

链路预测是通过已知的网络拓扑和节点属性挖掘未来时刻节点潜在关系的重要手段, 是预测缺失链路和识别虚假链路的有效方法, 在研究社会网络结构演化中具有现实意义. 传统的链路预测方法基于节点信息或路径信息相似性进行预测, 然而, 前者考虑指标单一导致预测精度受限, 后者由于计算复杂度过高不适合在规模较大网络中应用. 通过对网络拓扑结构的分析, 本文提出一种基于节点交互度(interacting degree of nodes, IDN)的社会网络链路预测方法. 该方法首先根据网络中节点间的路径特征, 引入了节点效率的概念, 从而提高对于没有公共邻居节点之间链路预测的准确性; 为了进一步挖掘节点间共同邻居的相关属性, 借助分析节点间共同邻居的拓扑结构, 该方法还创新性地整合了路径特征和局部信息, 提出了社会网络节点交互度的定义, 准确刻画出节点间的相似度, 从而增强网络链路的预测能力; 最后, 本文借助6个真实网络数据集对IDN方法进行验证, 实验结果表明, 相比于目前的主流算法, 本文提出的方法在AUC和Precision两个评价指标上均表现出更优的预测性能, 预测结果平均分别提升22%和54%. 因此节点交互度的提出在链路预测方面具有很高的可行性和有效性.     

结合二层节点度和聚类系数的链路预测算法

研究复杂网络的链路预测算法对分析舆论传播方向、预测舆论演进趋势和控制舆论发展进程具有重要意义。针对现有的基于节点度的链路预测算法存在预测质量偏低的问题,提出了一种结合二层节点度和聚类系数的链路预测算法。算法全面考虑网络局部结构信息以及共同邻居节点之间的差异性,在相似性评价指标的选择上将节点度和聚类系数结合,深度挖掘节点相似性性质并将节点度扩展到二层。最后在三个真实数据集中分别进行仿真实验,结果表明提出的算法相比于Common Neighbors、Adamic-Adar和Resource Allocation等经典算法具有更好的性能。     

基于模体的朴素贝叶斯链路预测方法

在具有模体特征的食物链网络、社交网络中,局部朴素贝叶斯（LNB）的链路预测方法通过准确区分每个共邻节点的贡献以提高链路预测的精确度,但忽略了每个共邻节点对所在路径的贡献不同以及网络模体结构对链接形成的作用。针对LNB链路预测方法存在的局限性问题,结合路径模体特征与朴素贝叶斯理论,提出基于模体的朴素贝叶斯链路预测方法。定义模体密度以量化路径结构上模体的聚集程度。考虑路径结构上模体密度对链接形成的影响,构建每条路径的角色贡献函数,以量化每条路径结构的模体特征对节点相似性的影响。在此基础上,根据朴素贝叶斯理论与角色贡献函数推导节点相似性指标。在Football、USAir、C.elegans、FWMW、FWEW和FWFW 6个真实网络上进行实验,结果表明,该方法能有效提高预测性能且具有较优的鲁棒性,其中在具有显著模体特征的FWMW、FWEW、FWFW网络上,相比现有相似性指标中较优的Katz指标,所提相似性指标的AUC值提升了2%~7%。     

多维社会网络中链路预测方法研究

多维社会网络中链路预测是指通过已知的网络节点以及多维社会网络结构等信息预测多维社会网络中尚未产生连边的两个节点之间产生链接的可能性.在研究有关链路预测的相关技术后,基于节点之间的相似性,提出了一种多维社会网络中的链路预测算法.算法中考虑时间因素和权重因素对于链路预测的影响,同时将多维网络中的相关技术应用到链路预测的过程...     

基于动态配置等价多路径技术的无线传感器网络负载均衡算法研究

随着物联网应用的推广,作为底层核心构件的传感器网络所承载传输业务成激增趋势,使得窄带宽无线信道成为了制约物联网应用的首要因素。合理分流流量,实现负载均衡是提升网络承载能力的有效方法。本文将ECMP ( Equal-Cost Mul-tipaths)技术与传感器网络自组织特性相融合,传感器网络多跳自组织特性为业务传输提供多条等价最短路径,ECMP将业务均衡分担到这些等价最短路径上,实现负载均衡。理论证明传统ECMP 配置方法全网节点开通ECMP 功能不仅会增加网络控制信息开销,而且在某些情况下反而会增大区域负载,形成网络拥塞。因此,本文提出动态选择开通 ECMP 算法( DC-ECMP )。算法以流入节点流量等于流出节点流量作为业务守恒约束,链路带宽上限作为链路容量约束,以最大链路利用率最小化为目标函数,建立多约束优化模型。并依据最大链路使用率和节点度判定开通ECMP 优先级,动态选择需开通节点,以获取最优网络传输性能。仿真结果表明DC-ECMP算法比已有PPV算法有效降低最大链路使用率,消除网络局部拥塞隐患,并且最大减少传输延时9.9 ms,节省网络资源消耗4.06%。     

基于局部社团和节点相关性的链路预测算法

基于网络拓扑结构信息的链路预测算法是预测网络未知连边或未来连边的有效方法。在实际应用中,通过进一步提取网络结构信息可以提高网络链路预测结果的精度。文中提出了一种基于局部社团和节点相关性的链路预测算法(HCRP)。该算法把种子节点对的一阶局部社团扩展到二阶局部社团,获得了比一阶局部社团更多的网络结构信息;在用皮尔逊系数计算两个种子节点的相关系数时,该算法也考虑了二阶局部社团的最短路径、边聚类系数和连边密度对两个种子节点相似度的影响,获得了良好的预测网络连边的效果。实验采用了10个真实网络的数据,并对比了HCRP算法和11种知名算法,数值实验结果表明所提算法具有优良的链路预测性能。     

基于共同邻居邻域拓扑稠密性加权的链路预测方法

链路预测旨在利用已知的网络节点和拓扑结构信息,预测网络中未连接的两个节点之间存在连边的可能性。基于网络拓扑相似性的链路预测方法计算复杂度低且预测效果好,但现有的相似性指标对共同邻居的邻域拓扑信息考虑较少。针对此问题,提出一种基于共同邻居邻域拓扑稠密性加权的链路预测方法。首先,基于邻域拓扑相对稠密指数量化节点的邻域拓扑结构;然后,利用共同邻居的节点度和邻域拓扑相对稠密指数刻画共同邻居及其邻域拓扑的相似性贡献;最后,提出基于共同邻居邻域拓扑稠密性加权的节点相似性指标。在多个实际网络数据上的实验结果表明,与现有相似性指标相比,该方法能够取得更高的预测精度。     

非对称信息在链接预测中的应用

针对基于节点相似性的链接关系预测中因未考虑非对称信息导致预测准确度降低的问题,提出一种新的增加非对称信息的节点相似性度量方法。首先,分析了基于共同邻居（CN）的相似性度量算法的缺陷在于仅考虑CN的数量而未考虑各自节点的所有邻居的数量;然后,将节点之间的相似性度量定义为共同节点与所有邻居节点的比值,融合节点间对称相似信息和非对称相似信息,对节点间的相似程度进行深入细致的刻画;最后,将该方法应用到复杂网络中进行链接关系的预测。在真实数据集上的实验结果表明,与目前多种基于共邻的相似性度量方法——CN、AA、资源分配（RA）相比,所提方法提升了节点相似性度量的准确性,并且可以提高复杂网络中链接关系预测的准确度。     

基于高阶近似的链路预测算法

目前大部分链路预测算法只研究了节点与邻居节点之间的一阶相似性，没有考虑节点与邻居的邻居节点之间的高阶相似性关系。针对此问题，提出一种基于高阶近似的链路预测算法（LP-HOPA）。首先，求出网络的归一化邻接矩阵和相似度矩阵；其次，利用矩阵分解的方法将相似度矩阵进行分解，得到网络节点的表示向量以及其上下文的表示向量；然后，通过高阶网络表示学习的网络嵌入更新（NEU）算法对原始相似度矩阵进行高阶优化，并利用归一化的邻接矩阵计算出更高阶的相似度矩阵表示；最后，在四个真实的数据集上进行大量的实验。实验结果表明，与原始链路预测算法相比，大部分利用LP-HOPA优化后的链路预测算法准确率提升了4%到50%。此外，LP-HOPA算法能够将基于低阶网络局部结构信息的链路预测算法转换为基于节点高阶特征的链路预测算法，在一定程度上肯定了基于高阶近似链路预测算法的有效性和可行性。     

基于资源传输节点拓扑紧密性的链路预测方法

针对现有基于网络拓扑结构的局部相似性RA指标未考虑传输节点拓扑紧密性的问题,提出一种节点拓扑紧密性指标及链路预测方法。根据多跳节点资源传输情况确定重要传输节点,基于传输节点周围拓扑集聚程度对拓扑紧密性进行量化,并根据传输节点紧密性对共同邻居传输资源量的影响刻画节点间相似性。实验结果表明,该方法具有较高的普适性,所提相似性指标适合于Precision标准,与CN、AA和CAR等现有相似性指标相比,具有较高的预测精度。     

相似性特征对链路预测的影响与增强

链路预测的主要任务是设计一个能够更加准确地描述给定网络机制的预测算法,从而得到更准确的预测结果。在分析现有研究成果基础上发现,网络的相似性特征对采用的链路预测方法有较大的影响：在节点间标签相似性较低的网络中,提高标签的相似性可以提高预测的准确性;而在节点间标签相似性较高的网络中,则应更加关注结构信息对于链路预测的贡献来提高预测的准确性。随后,通过对标签进行加权处理,提出带权值的标签相似性算法,在低相似性网络中能够提高链路预测的准确性。同时,在较高相似性网络中,将网络的结构信息引入到节点的相似性计算中,并通过偏好链接机制来提升链路预测的准确性。在四个真实网络上的实验结果表明,所提算法相对于标签系统间的余弦相似性（CSTS）算法、偏好链接（PA）等算法取得了最高的准确率。根据网络相似性特征,采用所提出的对应算法进行链路预测能够得到更准确的预测结果。     

基于多通道时空编码器的交通流量预测模型

传统的交通流量预测模型对历史数据进行时空建模,忽略了交通数据的时间周期性内部潜在关系和交通路网间节点的距离特征和相似性空间特征。据此,提出面向交通流量预测的多通道时空编码器模型MC-STGNN,用来提高交通流量预测的准确率。首先将交通数据处理成三通道的周期性时间序列,并对整体的序列数据进行时间位置编码和自适应的空间位置编码,提取路网节点间的动态相关性;其次引入具有卷积结构的多头自我注意力机制,更大程度地捕获周期数据不同程度的时间相关性;最后提出一种图生成器生成新的时空图,提取路网节点间的相似性和距离特征,并利用门控图卷积网络整合原始图和新时空图的空间信息。在高速公路数据集PEMS03和PEMS08上进行一小时的交通流量综合预测实验,结果表明,MC-STGNN模型与其他的基线模型相比,具有更佳的性能指标,说明MC-STGNN模型具有更优的建模能力。     

基于随机游走的带有属性网络的链接预测

链接预测的问题是复杂网络分析中的一个重要研究领域,已经在社会学、生物信息学、信息科学以及计算机科学等领域得到了广泛的应用。提出了一个顶点具有属性的网络链接预测的随机游走算法。在此算法中,根据顶点和属性的链接相似度定义了每一条边上的传播概率。并将顶点的属性相似度作为顶点间的相似度的初值,然后根据传输概率在网络中以随机游走的方式进行传播和更新,最终得到顶点间的相似度作为链接预测的结果得分。实验结果显示,提出的算法在顶点带属性的网络中取得了比其他算法更精确的预测结果。     

融合聚集系数的链接预测方法

许多基于网络结构信息的链接预测算法利用节点的聚集程度评估节点间的相似性,进而执行链接预测;然而,该类算法只注重网络中节点的聚集系数,没有考虑预测节点与共同邻居节点之间的链接聚集系数对节点间相似性的影响。针对上述问题,提出了一种融合节点聚集系数和非对称链接聚集系数的链接预测算法。首先,计算共同邻居节点的聚集系数,并利用共同邻居节点对应的两个非对称链接聚集系数计算该预测节点的平均链接聚集系数;然后,基于Dempster-Shafer证据理论将两种聚集系数进行融合生成一个综合性度量指标,并将该指标应用于中间概率模型（IMP）,得到一个新的节点相似性指标（IMP_DS）。在9个网络数据上的实验结果表明,该算法的受试者工作特征（ROC）的曲线下方面积（AUC）与精度值（Precision）优于共同邻居（CN）、Adamic-Adar（AA）、资源分配（RA）指标和基于共同邻居的中间概率模型（IMP_CN）。     

基于产业互联网络节点创新要素的链路预测方法

产业互联网络是一种为“智造”赋能的异质跨界合作网络,会促进创新要素在节点间流通,而节点创新要素又会影响合作链路预测结果。针对这一问题,提出一种基于节点创新要素的链路预测方法。首先阐述产业互联网络的概念和特性,分析网络中创新要素的流通方式;然后分别从两个维度测算网络节点的创新要素量;最后综合利用节点局部信息和节点创新要素信息计算节点相似性。在四个产业互联网络数据集的实验结果表明,所提方法与其他方法相比具有更好的预测性能。     

基于矩阵分解的DeepWalk链路预测算法

现有的链路预测方法的数据来源主要是基于邻居、路径和随机游走的方法,使用的是节点相似性假设或者最大似然估计,尚缺少基于神经网络的链路预测研究。基于神经网络的一些研究表明,基于神经网络的DeepWalk网络表示学习算法可以更加有效地挖掘到网络中的结构特征,已有研究证明DeepWalk等同于分解目标矩阵。因此,提出了一种基于矩阵分解的DeepWalk链路预测算法（LPMF）。该算法首先基于矩阵分解的DeepWalk算法分解得到网络的表示向量;然后通过余弦相似度计算每对节点之间的相似度,构建目标网络的相似度矩阵;最后利用相似度矩阵,在三个真实的引文网络中进行链路预测实验。实验结果表明,提出的链路预测算法性能优于现存的20余种链路预测算法。这充分表明了LPMF能够有效地挖掘网络中节点之间的结构关联性,而且在实际网络的链路预测中能够发挥出较为优异的性能。     

Reliable and economic resource allocation in an unreliable flow network

In this paper a reliable and economic resource allocation strategy under cost constraints is developed for an unreliable multi-source multi-sink flow network. A multi-source multi-sink flow network is composed of nodes, characterized as source nodes, sink nodes and intermediate nodes, as well as directed arcs, joining pairs of nodes. In the presence of unreliable intermediate nodes and arcs, it is important to distribute resources at source nodes in a reliable and cost-effective manner so that resources are more likely to be transmitted successfully to sink nodes through the flow network. By modelling the capacities of intermediate nodes and arcs as statistically independent random variables, an integrated approach is proposed in this study that combines the existing methodologies to determine a reliability-maximizing resource allocation strategy which meets demand at sink nodes and a predetermined transmission cost requirement. Examples of cyclic and acyclic flow networks with unreliable intermediate nodes and arcs are given to illustrate the application of the proposed approach.