基于高阶和时序特征的图神经网络社会化推荐算法研究

跨项目社会推荐是一种将社交关系整合到推荐系统中的方法。社会化推荐中包含用户-项目交互图和社交网络图,用户是连接这两个图的桥梁,其表示学习对提升社会化推荐的性能至关重要。然而,现有方法主要使用用户或项目的静态属性和社交网络中的显式朋友关系来进行表示学习,用户和项目交互的时序信息及隐式朋友关系未得到充分利用。因此,在社会化推荐中,如何有效利用时序信息和社交信息成为重要的研究课题之一。文中通过建模用户的隐式朋友和项目的社交属性,提出了一种新颖的基于高阶和时序特征的图神经网络社会化推荐算法(Graph Neural Networks Social Recommendation Based on High-order and Temporal Features)模型,简称HTGSR。HTGSR首先利用门控递归单元对基于项目的用户表征进行建模,以反映用户的近期动态偏好,并定义一个高阶建模单元来提取用户的高阶连通特征,挖掘用户的隐式朋友信息;其次利用注意力机制获取基于社交关系的用户表征;然后提出不同的项目社交网络的构建方式,并利用注意力机制来获取项目表征;最后将用户和项目的潜在表征输入到多层感知机,...     

融合社交网络用户潜在因子的社会化推荐

针对传统社会化推荐准确率不高的问题,提出一种融合社交网络用户潜在因子的推荐算法SGCN-MF。SGCN-MF考虑社交网络中用户的隐语义信息对推荐结果的影响。使用图卷积神经网络将用户-项目历史交互信息和用户社交网络进行编码嵌入,学习得到具有用户特征和网络结构信息的节点在低维向量空间的潜在特征表达;将用户潜在因子融入基于矩阵分解的社会化推荐模型中;使用梯度下降算法训练模型参数。在Filmtrust、Ciao和Epinions数据集上的实验表明,与传统的社会化推荐算法相比,SGCN-MF能够提升推荐的准确率。     

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%。     

融合语义信息与注意力的图神经网络推荐算法

基于图神经网络的推荐算法通过从图中获取知识生成节点的特征表示,提高了推荐结果的可解释性.然而,随着推荐系统原始数据规模的不断扩大,大量包含语义信息的文本数据没有得到有效利用.同时图神经网络在融合图中邻居信息时没有区分关键节点,使得模型难以学习到高质量的实体特征,进而导致推荐质量下降.本文将图神经网络与语义模型相结合,提出一种融合语义信息与注意力的图神经网络推荐算法.该算法基于SpanBERT语义模型处理实体相关的文本信息,生成包含语义信息的特征嵌入,并将注意力机制引入到基于用户社交关系以及用户-项目交互的影响传播融合过程中,从而实现用户和项目两类实体特征的有效更新.在公开数据集上的对比实验结果表明,本文所提出的方法较现有基准方法在各项指标上均有所提升.     

基于图注意力网络表示学习的协同过滤推荐算法

针对传统的基于模型的协同过滤推荐算法未能有效利用用户与项目的属性信息以及用户之间与项目之间的关系结构信息, 本文提出一种基于图注意力网络表示学习的协同过滤推荐算法. 该算法使用知识图谱表示节点的属性特征信息和节点间的关系结构信息, 并在用户和项目的同质网络上进行节点的图注意力网络表示学习, 得到用户和项目的网络嵌入特征表示, 最后构建融合网络嵌入信息的神经矩阵分解模型获得推荐结果. 本文在Movielens数据集上与相关算法进行对比实验, 实验证明该算法能优化模型的推荐性能, 提高推荐的召回率HR@K和归一化折损累计增益NDCG@K.     

结合注意力CNN与GNN的信息融合推荐方法

稀疏性问题一直是推荐系统面临的主要挑战,而信息融合推荐可以利用用户的评论、评分以及信任等信息发掘用户的偏好来缓解这一问题,从而为目标用户生成相应的推荐.用户、项目信息的充分学习是构建一个成功推荐系统的关键.但不同用户对不同项目有不同的偏好,且用户的兴趣偏好及社交圈是动态变化的.提出一种结合深度学习与信息融合的推荐方法来解决稀疏性等问题.特别地,构建了一种新的深度学习模型——结合注意力卷积神经网络(attention CNN)与图神经网络(GNN)的信息融合推荐模型ACGIF.首先,在CNN中加入注意力机制来处理评论信息,从评论信息中学习用户和项目的个性化表示.根据评论编码学习评论表示,通过用户/项目编码学习评论中用户/项目表示.加入个性化注意力机制来筛选不同重要性级别的评论.然后,利用GNN来处理评分和信任信息.对于每个用户来说,扩散过程从最初的嵌入开始,融合相关特性和捕获潜在行为偏好的自由用户潜在向量.设计了一个分层的影响传播结构,以模拟用户的潜在嵌入如何随着社交扩散过程的继续而演变.最后,对前两部分得到的用户对项目的偏好向量进行加权融合,获得最终的用户对于项目的偏好向量.在4组公开...     

融合注意力LSTM的神经张量分解推荐模型

针对结合深度学习模型的协同过滤算法未考虑关联数据的多维交互随时间动态变化的问题,该文提出一种融合时间交互学习和注意力长短期记忆网络的张量分解推荐模型(LA-NTF)。通过采用基于注意力机制的长短期记忆网络从项目文本信息中提取项目的潜在向量,然后使用融合注意力机制的长短期记忆网络来表征用户—项目关系数据在时间上的多维交互,最后将用户—项目—时间三维张量嵌入多层感知器中,学习不同潜在因子之间的非线性结构特征,从而预测用户对项目的评分。在两个真实数据集上的大量实验表明,与其他传统方法和基于神经网络的矩阵分解模型相比,方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)指标均有明显提升,说明LA-NTF模型可显著改善各种动态关系数据的评级预测任务。     

结合跳跃连接的多层图注意力网络会话推荐

基于会话的推荐旨在根据匿名用户的短期交互数据来预测用户下一次交互项目. 现有图神经网络会话推荐模型大多在信息传播过程中平等对待所有邻居节点, 而没有区分他们对于中心节点的重要性, 从而给模型训练引入噪声. 此外, 随着图神经网络层数的增加, 过度平滑问题会随之产生. 针对上述问题, 本文提出结合跳跃连接的多层图注意力网络会话推荐模型(MGATSC). 首先利用图注意力网络学习邻居节点对于中心节点的重要性, 并堆叠多层网络以获取高阶邻居信息; 然后为了缓解过度平滑问题, 采用基于残差注意力机制的跳跃连接更新每层网络的节点嵌入, 并通过平均池化得到最终节点嵌入. 最后将反向位置嵌入融合到节点嵌入中, 经过预测层生成推荐. 在Tmall、Diginetica以及Retailrocket这3个公开数据集上的实验结果表明所提模型优于所有基线模型, 验证了模型的有效性与合理性.     

面向会话的需求感知注意图神经网络推荐模型

针对现有基于图的会话推荐方法忽略了反馈数据中由于用户行为不确定性引起的噪声影响,存在无法准确和有效地捕捉用户偏好的问题,提出一种面向会话的需求感知注意图神经网络推荐模型（DAAGNNSR）。将具有时序性的会话数据构建为图,通过引入图神经网络学习图上节点嵌入表示;将提取的项目特征使用需求感知聚合器线性聚合为用户潜在需求矩阵,以自动削弱噪声干扰,同时用低秩多头注意力网络将该矩阵与全部项目特征进行逐项兴趣交互生成需求增强的项目表征;联合独立位置编码进一步分析项目间顺序关联,并且将生成的独立位置嵌入与项目表征进行线性融合;经过预测层生成推荐列表。将所提模型在Diginetica、Tmall和Nowplaying三个公共数据集上进行训练和测试,实验结果表明,该模型的推荐精度在各指标上均优于其他基线模型,与基于图上下文自注意力机制模型（GCSAN）相比,Diginetica上NDCG@10提高了5.6%,Tmall上Recall@10提高了6.4%;与基于图神经网络的SRGNN相比,Tmall上Precision@10提高了5.0%,推荐性能显著提升。     

基于邻域交互和图神经网络的推荐模型

异质图中包含丰富的关系，图神经网络(Graph Neural Networks, GNNs)能够自然地整合节点关系，因此图神经网络在推荐领域显示出巨大的潜力.然而，现有基于图神经网络的推荐大多聚焦于学习用户和项目的表示，忽略了用户和项目间的交互信息.其次，这些模型很少学习元路径的明确表示.为了解决上述问题，本文提出一种基于邻域交互和图神经网络的推荐模型NGRec.该模型学习用户和项目的表示，并通过元路径引导的邻域来获取用户和项目间的交互，最后将节点表示和交互信息进行融合用于推荐.该模型在得到节点有效表示的基础上，融合节点间的交互，增强了推荐效果.在3种不同类型的异质图上进行大量的实验，证明了所提模型在性能上的提升.     

基于用户兴趣感知的多关系推荐模型

由于图卷积网络（GCN）能够利用高阶邻居的协作信号来更好地学习用户和项目的嵌入，它已经广泛应用于推荐系统。但在当前基于GCN的多关系推荐模型中用户节点的嵌入学习会受到与之兴趣不相似的高阶相邻用户的干扰，导致拥有不同兴趣的用户经过多层图卷积后会得到相似的嵌入，从而产生了过度平滑问题。因此针对上述问题提出了一个基于用户兴趣感知的多关系推荐模型（IMRRM）。该模型会在用户项目异构交互图中利用轻量化的图卷积网络得到每个用户的图形结构信息。子图生成模块利用用户的图结构信息和初始特征有效地识别出兴趣相似的用户，并将相似用户及其交互项目组成一个子图。通过在子图中进行深层嵌入学习来防止兴趣不相关的高阶邻居传播更多的负面信息从而得到更精确的用户嵌入。因此IMRRM模型减少了噪声信息对用户节点嵌入学习的影响，有效地缓解了过度平滑问题来更加准确地进行多关系推荐。通过在Beibei和Taobao这两个公共数据集上实验来验证IMRRM的有效性和鲁棒性。实验结果表明，IMRRM模型在HR10上分别提高了1.98%和1.49%，在NDCG10上分别提高了1.58%和1.81%，具有较好的性能。     

基于多层次多视角的图注意力Top-N推荐方法

推荐系统是当前数据挖掘领域的研究热点,海量数据的涌现促使多源信息融合的推荐方法得到极大的关注。但是,现有的基于异质信息融合的推荐方法在进行特征表示时往往忽略了用户和项目之间的交互信息以及元路径之间的相互影响。因此,考虑到属性节点嵌入和结构元路径的不同视角,提出了一种多层次图注意力的网络推荐方法。该方法通过构建不同的元路径,将多源信息网络结构粒化为多个独立的粗粒度网络,然后基于图注意力机制结合局部节点属性嵌入,来分别学习用户和项目的潜在特征,最终给出融合后的细粒度网络推荐。在现实大规模数据集上进行横向和纵向评测,实验结果表明该方法能够有效地提升推荐性能。     

基于神经网络嵌入和动态社交的新闻推荐算法

传统基于社交网络的推荐系统均假设社交网络为静态的拓扑结构,而实际社交网络存在动态演化的特点.针对这种情况,设计一种基于神经网络嵌入和社交网络动态演化的新闻推荐算法.采用神经网络嵌入模型学习用户在时间域和社交网络域的动态表示;利用核映射将高维的动态表示映射至低维的向量空间;从时域和网络拓扑两个上下文识别局部的核心.基于新浪微博数据完成了新闻推荐实验,结果表明,引入用户时域行为信息能够增强协同过滤推荐算法的性能.     

基于注意力机制和异质信息网络元路径的推荐系统

异质信息网络（HIN）包含丰富的网络结构和语义信息使其常见于推荐系统中。然而,当前推荐系统的研究工作主要是基于元路径提供的间接信息进行推荐,而未充分利用直接交互信息。为了充分利用这些信息,提出一种融合注意力机制和异质信息网络元路径的三元交互模型（AMMRec）。在异质信息网络中使用隐式反馈矩阵构造用户相似度矩阵和项目相似度矩阵,运用异质信息网络的表示学习方法获得对应的特征向量嵌入,通过注意力机制对其进行修正;设计注意力神经网络,将不同元路径的表示向量进行融合;拼接用户嵌入、元路径嵌入和项目嵌入,通过全连接神经网络生成推荐结果。在真实数据集上的实验结果表明,AMMRec的推荐精度最高提升了9.5%。此外,AMMRec对推荐结果具有良好的可解释性。     

面向多视图融合的用户一致性社交推荐

针对传统社交推荐准确率不高的问题,提出一种基于多视图融合的用户一致性社交推荐模型。该社交推荐模型考虑到社交网络中用户的不一致性和单一视图信息对推荐结果的影响,使用注意力机制动态过滤出不一致的社交邻居,并结合用户-项目交互信息来学习用户特征表达;同时从知识图谱（knowledge graph,KG）、用户-项目历史交互信息等多个视图学习项目在低维空间的特征表示;最后将用户和项目的特征表示进行内积操作,从而完成最终的推荐任务。为了验证推荐算法的有效性,在Douban和Yelp两个公开的数据集上与六个基线模型进行对比实验,并采用召回率、归一化折损累计增益（normalized discounted cumulative gain,NDCG）和精确率作为评估指标,实验结果表明,所提出的社交推荐模型的性能优于其他模型。     

一种基于社会信任潜在因子模型的推荐方法

随着社交网络的快速发展、社交网络用户规模的不断扩大,如何为用户推荐感兴趣的信息变得越发困难。传统的推荐方法利用用户兴趣的历史数据来预测用户未来感兴趣的项目,忽视了社交网络中的信任关系,导致推荐方法的推荐质量不高。针对上述问题,提出了基于社会信任潜在因子模型的推荐方法。该方法引入社会信任来度量社交网络中朋友之间的隐含信任关系,根据社会信任程度来选择用户信任的朋友,对用户信任的朋友与目标用户的共同兴趣进行潜在因子分析,构建基于社会信任的潜在因子模型,实现目标用户的前k个项目推荐。真实数据集上的对比实验结果表明,基于社会信任潜在因子模型的推荐方法在推荐质量上优于现有的推荐方法。     

基于改进胶囊网络的会话型推荐模型

针对现有的会话型推荐模型难以从简短的会话中捕获项目之间的依赖关系的问题,在考虑了复杂的项目交互和动态的用户兴趣变化后,提出了一种基于会话型推荐的改进胶囊网络（SR-ECN）模型。首先,利用图神经网络（GNN）处理会话序列数据,以得到每个项目嵌入向量;然后,利用胶囊网络的动态路由机制,从交互历史中聚合高级用户的偏好;此外,所提模型引入自注意力网络进一步考虑用户和项目的潜在信息,从而为用户推荐更合适的项目。实验结果表明,在Yoochoose数据集上,所提模型的召回率和平均倒数排名（MRR）均优于SR-GNN(Session-based Recommendation with GNN)、TAGNN(Target Attentive GNN)等所有对比模型,与基于无损边缘保留聚合和快捷图注意力的推荐（LESSR）模型相比,所提模型的召回率和MRR分别提升了0.92和0.45个百分点,验证了改进胶囊网络对用户兴趣偏好提取的有效性。     

基于多模态知识图的用户微行为会话推荐

基于会话推荐的目标是根据给定的会话预测下一个交互项.针对现有基于会话推荐大多只关注某个用户交互项的连续项来捕获相关信息;以及利用知识图谱提供辅助信息的过程中忽略了多模态知识图中各种数据类型的问题.本文提出多模态知识图的用户微行为的会话模型,将用户微行为和多模态知识纳入基于会话推荐的多任务学习中,用户微行为对项目的建模在微观行为级别上,使用一系列项目操作对来充分捕获会话中的用户意图.提出多模态知识图注意力网络,通过使用多模态图注意机制进行信息传播,将得到的聚集嵌入表示进行推荐.考虑候选项目信息来平衡局部和全局表示的门控模块,门控模块利用多层感知器层对候选项目、最近交互项目和每个用户的全局偏好之间的关系进行建模来计算权重.在两个基准数据集的实验结果表明,本文所提模型优于最新基于会话的推荐,有利于提升推荐的准确率.     

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。     

一种基于自注意力机制的组推荐方法

基于自注意力网络和神经协同过滤模型（neural collaborative filtering,NCF）提出一种基于自注意力机制的组推荐系统模型SAGR（self-attention group recommendation）,用于建模用户交互数据以及学习群组潜在偏好的表示。通过在用户级和项目级分别使用自注意力机制,动态调整组中每个用户的权重,解决偏好融合问题从而得到组表示。再通过多层神经网络框架NCF从数据中挖掘组和项目之间的交互,最终完成群组推荐。在CAMRa2011和MovieLens数据集上与同类方法进行对比,实验结果表明SAGR方法能够取得更好的组推荐结果。