基于网络表示学习与随机游走的链路预测算法

现有的基于随机游走链路预测指标在无权网络上的转移过程存在较强随机性,没有考虑在网络结构上不同邻居节点间的相似性对转移概率的作用。针对此问题,提出一种基于网络表示学习与随机游走的链路预测算法。首先,通过基于深度学习的网络表示学习算法——DeepWalk学习网络节点的潜在结构特征,将网络中的各节点表征到低维向量空间;然后,在重启随机游走（RWR）和局部随机游走（LRW）算法的随机游走过程中融合各邻居节点在向量空间上的相似性,重新定义出邻居节点间的转移概率;最后,在5个真实数据集上进行大量实验验证。实验结果表明：相比8种具有代表性的基于网络结构的链路预测基准算法,所提算法链路预测结果的AUC值均有提升,最高达3.34%。     

基于随机游走的网络表示学习推荐算法

根据网络结构中的连接关系得到节点的向量表示,进而将节点的向量表示应用于推荐算法可有效提升其建模能力。针对推荐系统中的同质网络,提出结合随机游走的网络表示学习推荐算法。以DeepWalk算法为基础,在随机游走过程中根据节点重要性设定节点游走序列数,并设置终止概率以控制游走长度优化采样结果,在网络表示学习过程中将SkipGram模型融合节点属性信息,同时考虑上下文节点离中心节点的距离获得更准确的推荐结果。实验结果表明,该算法相比DeepWalk、Node2vec等算法具有更高的推荐准确度,并且较好地解决了冷启动问题。     

基于网络表示学习的链路预测算法

网络是表达对象之间复杂联系的重要形式,广泛存在。而链路预测作为网络分析的重要方法,具有很大的研究意义和应用价值。传统的链路预测算法普遍是基于邻接矩阵的稀疏表示方案而设计,计算效率低且扩展性差。首先引入网络表示学习的概念,创新性地提出基于几何布朗运动的随机游走算法GbmRw,然后进一步设计出网络表示学习算法GBMLA,实现更具区分能力与表达能力的网络表示,最后以节点表示向量的欧式距离来表征节点之间的相似性,从而预测其链路存在的可能性。不同领域的多个网络中进行反复实验的结果表明,该算法较之于基于原始网络设计的传统算法,预测效果得到了明显的提升,也进一步肯定了网络表示学习对于链路预测工作的重要意义。     

基于双视角的耦合网络表示学习算法

传统网络表示学习算法大多依赖于节点视角下的随机游走获取网络局部采样序列,再通过最大化相邻节点的共现概率将网络中的节点表示成低维向量.本文在真实网络上的经验分析表明,对节点和边两种视角分别进行随机游走会产生具有不同节点分布的采样序列,进而得到不同的社区划分.为此,本文提出了一种基于双视角的耦合表示学习算法DPBCNE.该...     

结合属性信息的二分网络表示学习

现有的网络表示学习算法主要是针对同质网络或异质网络设计的,而忽略了在推荐系统、搜索引擎和问答系统等领域出现的二分网络的特殊特征以及这类网络所携带着的非常丰富的属性信息.为了解决上述问题,提出了一种结合属性信息的二分网络表示学习方法(ABNE).该方法首先将连边分解成邻居节点间的间接关系集,嵌入显式关系,接着通过余弦相似...     

基于网络表示学习的论文影响力预测算法

基于图的随机游走算法在预测论文影响力时,仅利用学术网络的全局结构信息而未考虑局部结构信息,对预测准确率造成影响。针对该问题,提出一种基于异构学术网络表示学习和多变量随机游走的论文影响力预测算法。通过构建异构学术网络表示模型,将网络中的论文、作者和期刊/会议等不同类型的节点表征到同一个低维向量空间中,同时保留网络的局部结构信息,将节点的向量相似度应用于多变量随机游走方法,实现对论文影响力的准确预测。在AMiner网站公开数据集上的实验结果表明,相比于PageRank、FutureRank等算法,该算法的预测准确性较高。     

基于网络表示学习的区块链异常交易检测

由于具有巨大的流通市值、庞大的用户量和账户匿名性的特点,区块链交易频繁受到盗窃、庞氏骗局、欺诈等异常行为的威胁。针对区块链异常交易,提出一种网络表示学习模型DeepWalk-Ba用于特征提取,以比特币为例,对区块链交易的网络结构和属性进行学习,从交易的邻域结构中挖掘隐含信息作为节点特征,再使用5种有监督和1种无监督的机器学习算法进行异常检测。实验表明,有监督模型随机森林表现最好,达到了99.3%的精确率和86.4%的召回率,比使用传统的特征提取方法的异常检测模型具有更好的检测效果。     

保持Motif结构的网络表示学习*

随着信息技术的广泛应用,网络在人们日常的生活中变得无处不在。网络表示学习算法是最近研究网络的一个热门领域,它旨在保留网络拓扑结构信息的同时,将网络映射到一个潜在、低维度的向量空间。网络Motif,在网络分析中具有重要的意义,然而之前提出的网络表示学习算法绝大多数只考虑了节点的邻域属性或邻近性,而忽略了节点的Motif结构信息。因此,基于上述考虑,提出了算法"保持Motif结构的网络表示学习",使得在学习网络节点向量表示时能够更加侧重地考虑网络Motif的结构。算法首先计算出基于Motif的网络权重矩阵;接着求得网络中每个节点的基于Motif的个性化PageRank预估值;最后进行MotifWalk得到游走路径,从而能够运用Word2Vec模型来得到网络的向量表示。通过与三个经典的网络表示算法比较,发现在稠密以及Motif结构丰富的网络中,提出的算法表现得更好。     

网络表示学习算法综述

网络是一系列节点和边的集合,通常表示成一个包含节点和边的图。许多复杂系统都以网络的形式来表示,如社交网络、生物网络和信息网络。为了使网络数据的处理变得简单有效,针对网络中节点的表示学习成为了近年来的研究热点。网络表示学习旨在为网络中的每个节点学习一个低维稠密的表示向量,进而可将得到的向量表示运用到常见的网络分析任务中,如节点聚类、节点分类和链路预测等。然而,绝大多数真实网络节点都有丰富的属性信息,如社交网络中的用户资料和引文网络中的文本内容。网络的属性信息对网络表示具有重要的作用,当网络高度稀疏时,网络的属性信息是网络表示重要的辅助信息,有助于更好地学习网络表示。传统的邻接矩阵仅仅表示了边的信息,而无法加入节点的属性信息。因此,网络表示不仅要保存网络的结构信息,还要保存网络的属性信息。此外,大多数真实世界网络都是动态变化的,这种变化包括网络节点的增加和减少,以及网络边的新建和消失。同时,与网络结构变化相似,网络中的属性也会随着时间的推移发生变化。随着机器学习技术的发展,针对网络表示学习问题的研究成果层出不穷,文中将针对近年来的网络表示学习方法进行系统性的介绍和总结。     

基于节点-属性二部图的网络表示学习模型

在图结构数据上开展推理计算是一项重大的任务,该任务的主要挑战是如何表示图结构知识使机器可以快速理解并利用图数据。对比现有表示学习模型发现,基于随机游走方法的表示学习模型容易忽略属性对节点关联关系的特殊作用,因此提出一种基于节点邻接关系与属性关联关系的混合随机游走方法。首先通过邻接节点间的共同属性分布计算属性权重,并获取节点到每个属性的采样概率;然后分别从邻接节点与含有共有属性的非邻接节点中提取网络信息;最后构建基于节点-属性二部图的网络表示学习模型,并通过上述采样序列学习得到节点向量表达。在Flickr、BlogCatalog、Cora公开数据集上,用所提模型得到的节点向量表达进行节点分类的Micro-F1平均准确率为89.38%,比GraphRNA（Graph Recurrent Networks with Attributed random walks）高出了2.02个百分点,比经典工作DeepWalk高出了21.12个百分点;同时,对比不同随机游走方法发现,提高对节点关联有促进作用的属性的采样概率可以增加采样序列所含信息。     

生成对抗式分层网络表示学习的链路预测算法

针对当前链路预测算法无法有效保留网络图高阶结构特征的问题,提出一种生成对抗式分层网络表示学习算法.根据网络图的一阶邻近性和二阶邻近性,递归地对网络图进行边缘折叠和顶点合并,形成逐层规模变小的子网络图,使用Node2vec算法对规模最小的子网络图进行预处理,并将预处理结果输入到生成对抗式网络(EmbedGAN)模型中,学...     

基于网络表示学习与深度学习的推荐算法研究

针对传统基于协同过滤的推荐算法信息提取能力有限的问题,提出基于网络表示学习的卷积协同过滤推荐算法.将二分网络分成物品与用户同质网络,在各自的同质网络上使用GraphSAGE模型得到融合网络空间信息和用户与物品属性信息的矩阵.在此基础上,利用外积运算丰富用户和物品特征向量各维度的相关表示,通过卷积神经网络训练物品和用户的...     

基于改进极限学习机算法的股票价格在线预测

为了对股票价格进行准确、快速的在线预测,提出一种基于改进极限学习机算法（IELM）的股票价格在线预测模型。在极限学习机（ELM）中引入Cholesky分解方法,使网络权值随新样本的逐次加入递推更新,提高模型的泛化能力,加快网络学习效率,然后对交通银行股票（601328）的收盘价进行仿真实验。结果表明,相对于对比模型,IELM不仅提高了计算效率,而且提高了股票价格预测精度,可以实现股票价格快速、准确在线预测。     

基于改进粒子群优化和极限学习机的网络安全态势预测

针对网络安全态势预测模型预测精度不高、收敛较慢等问题,提出了一种基于改进粒子群优化极限学习机(IPSO-ELM)算法的预测方法.首先,通过改进粒子群优化(PSO)算法中的惯性权重和学习因子来实现两种参数随着迭代次数增加的自适应调整,使PSO初期搜索范围大、速度高,后期收敛能力强、稳定.其次,针对PSO易陷入局部最优的问...     

融合深度置信网络与与核极限学习机算法的核磁共振测井储层渗透率预测方法

由于低孔低渗储层孔隙结构较为复杂,现有核磁共振（NMR）测井渗透率模型对于低孔低渗储层预测精度不高。为此,提出一种融合深度置信网络（DBN）算法与核极限学习机（KELM）算法的渗透率预测方法。该方法首先对DBN模型进行预训练,然后将KELM模型作为预测器放置在训练好DBN模型后,利用训练数据进行有监督的训练,最终形成深度置信-核极限学习机（DBKELMN）模型。考虑到该模型需充分利用反映孔隙结构的横向弛豫时间谱信息,将离散化后的核磁共振测井横向弛豫时间谱作为输入,渗透率作为输出,确定NMR测井横向弛豫时间谱与渗透率的函数关系,并基于该函数关系对储层渗透率进行预测。实例应用表明,融合DBN算法与KELM算法的渗透率预测方法是有效的,预测样本的平均绝对误差（MAE）较斯伦贝谢道尔研究中心（SDR）模型降低了0.34。融合DBN算法与KELM算法的渗透率预测方法可提高低孔渗储层渗透率预测精度,可应用于油气田勘探开发。     

基于图卷积与长短期记忆网络的动态网络表示学习模型

针对动态网络节点之间链路预测的准确率低和运行时间长的情况,提出了一种以降噪自编码器(dAE)为框架,结合图卷积网络(GCN)和长短期记忆(LSTM)网络的动态网络表示学习模型dynGAELSTM.首先,该模型的前端采用GCN捕获动态图节点的高阶图邻域的特征信息;其次,将提取到的信息输入dAE的编码层以获取低维特征向量,...     

基于最低度偏置重启随机游走的链路预测方法

链路预测是数据挖掘主题中的一个重要问题。基于随机游走的相似性方法一般设定游走粒子转移到相邻节点的概率是相等的,忽略了节点度值对转移概率的影响。针对此问题,提出一种基于lowest-degree偏置重启随机游走的链路预测方法。首先引入最低度偏置函数,对游走粒子的转移概率进行重新定义,然后将最低度偏置随机游走策略运用到重启随机游走中,探究粒子在游走过程中最低度偏向策略对节点相似度的影响。在九个真实网络数据集上进行链路预测,结果表明,所提方法具有良好的预测精度,且挖掘了更多网络拓扑结构信息,证明该算法在节点相似性的评估上具有一定的优势。     

基于深度神经网络和门控循环单元的动态图表示学习方法

学习图中节点的潜在向量表示是一项重要且普遍存在的任务,旨在捕捉图中节点的各种属性。大量工作证明静态图表示已经能够学习到节点的部分信息,然而,真实世界的图是随着时间的推移而演变的。为了解决多数动态网络算法不能有效保留节点邻域结构和时态信息的问题,提出了基于深度神经网络（DNN）和门控循环单元（GRU）的动态网络表示学习方法DynAEGRU。该方法以自编码器作为框架,其中的编码器首先用DNN聚集邻域信息以得到低维特征向量,然后使用GRU网络提取节点时态信息,最后用解码器重构邻接矩阵并将其与真实图对比来构建损失。通过与几种静态图和动态图表示学习算法在3个数据集上进行实验分析,结果表明DynAEGRU具有较好的性能增益。