应用知识图谱的推荐方法与系统

数据稀疏和冷启动是当前推荐系统面临的两大挑战. 以知识图谱为表现形式的附加信息能够在某种程度上缓解数据稀疏和冷启动带来的负面影响, 进而提高推荐的准确度. 本文综述了最近提出的应用知识图谱的推荐方法和系统, 并依据知识图谱来源与构建方法、推荐系统利用知识图谱的方式, 提出了应用知识图谱的推荐方法和系统的分类框架, 进一步分析了本领域的研究难点. 本文还给出了文献中常用的数据集. 最后讨论了未来有价值的研究方向.     

结合注意力机制的知识感知推荐算法

知识图谱在推荐系统中的应用越来越受重视,可以有效地解决推荐系统中存在的数据稀疏性和冷启动问题。但现有的基于路径和基于嵌入的知识感知推荐算法在合并知识图谱中的实体来表示用户时,并没有考虑到实体对于用户的重要性并不相同,推荐结果会受到无关实体的影响。针对现有方法的局限性,提出了一种新的结合注意力机制的知识感知推荐算法,并给出一种将知识图谱合并到推荐系统中的端到端框架。由用户的历史点击项在知识图谱上扩展出多个实体集,通过注意力机制来计算用户的偏好分布,据此预测最终的点击概率。通过在两个真实的公共数据集上与传统的推荐算法进行对比实验,结果表明,该方法在多个通用指标（例如AUC、ACC和Recall@top-K）的评估下均取得了明显提升。     

融合知识图谱与注意力机制的推荐算法

为了解决信息过载问题,提出了一种融合知识图谱与注意力机制的推荐模型。在该模型中,将知识图谱作为辅助信息进行嵌入,可以缓解传统推荐算法数据稀疏和冷启动问题,并且给推荐结果带来可解释性。为了提升推荐准确率以及捕捉用户兴趣的动态变化,再结合深度学习中的神经网络以及注意力机制生成用户自适应表示,加上动态因子来更好地捕捉用户动态兴趣变化,使用多层感知机对项目进行评分预测。在MovieLens-latest-small电影数据集和豆瓣数据集进行仿真验证,结果表明该模型进行TOP-K列表电影推荐相比于其他算法拥有更好的推荐性能。     

融合知识图谱的双线性图注意力网络推荐算法

知识图谱可有效缓解传统协同过滤中的数据稀疏和冷启动问题,因此,近年来在推荐系统中融入知识图谱的方法成为重要的探索方向。然而现有的方法大多将知识图谱的网络结构划分为单独路径或仅利用了一阶邻居信息,造成无法建立整个图上的高阶连通性问题。为解决该问题,提出融合知识图谱和图注意力网络的KG-BGAT模型,并设计了双线性采集器。双线性采集器能够在信息采集阶段获取节点间的特征交互信息,丰富节点表示;图注意力网络通过递归嵌入传播算法将各个节点表示沿图进行传播,能够捕获图中的高阶连通性。在MovieLens-1M数据集上进行了Top-K推荐实验,在推荐列表长度为20时,精确率、召回率和归一化折损累计增益分别为29.4%、24.9%、67.4%,超过了目前主流的CKE、RippleNet、KGCN等融合知识图谱的推荐算法。实验证明提出的方法能够有效提高推荐结果的准确性。     

基于异质信息网络的推荐模型

为了解决推荐系统的冷启动和稀疏性问题, 本文提出了一种基于异质信息网络的推荐模型. 传统的推荐方法无法在知识图谱表示学习中融入隐含的路径信息, 这样使得知识推荐系统性能较为一般. 本文提出的模型在异质信息网络中设置元路径, 通过图神经网络融入到知识图谱表示学习中. 再利用注意力网络连接推荐任务和知识图谱表示任务, 其可以学习两个任务之中潜在的特征, 并且能够增强推荐系统中被推荐项和知识图谱中实体的相互作用. 最后在推荐任务中进行用户点击率预测. 模型在公开数据集Book-Crossing和通过DBLP数据集构建的图谱上进行了实验. 最后结果表明, 模型在AUC, 召回率和F1值3个指标上均比其他算法有更好的表现.     

利用知识图谱的推荐系统研究综述

随着互联网的快速发展,如何从海量数据中筛选实际需要的信息变得尤为重要。推荐系统作为一种信息过滤的方法,旨在为用户推荐个性化内容。传统推荐算法中普遍存在数据稀疏和冷启动问题,近年来,研究者利用知识图谱中丰富的实体与关系信息,不仅能够缓解以上问题,同时增强了推荐系统的整体性能。利用知识图谱的推荐系统研究主要包括三方面内容：介绍推荐系统和知识图谱的基本概念,指出现有推荐算法的不足之处;根据不同核心技术详细分析利用知识图谱的推荐系统研究现状,评估不同方法的技术优势与挑战;总结相关应用场景和数据集信息,并展望未来发展前景。     

基于知识图谱的推荐算法研究综述

推荐算法广泛应用于互联网场景中,为用户推荐个性化的信息,解决信息过载问题,以提升用户体验。引入知识图谱的推荐算法利用丰富的辅助信息能有效解决数据稀疏和冷启动等问题,有助于推荐准确性、多样性和可解释性,引起了人们的研究兴趣。总结现有推荐方法,划分为基于嵌入、基于路径和基于传播三个类型,介绍分析现有方法如何挖掘知识图谱中的实体和关系的信息,以及如何利用知识图谱进行可解释的推荐,并对比了三种类型方法的优缺点;介绍了不同应用场景下的常用数据集;对具有挑战性的未来研究方向进行了展望。     

融合循环知识图谱和协同过滤电影推荐算法

推荐系统对筛选有效信息和提高信息获取效率具有重大的意义。传统的推荐系统会面临数据稀松和冷启动等问题。利用外部评分和物品内涵知识相结合,提出一种基于循环知识图谱和协同过滤的电影推荐模型--RKGE-CF。在充分考虑物品、用户、评分之间的相关性后,利用基于物品和用户的协同过滤进行Top-[K]推荐;将物品的外部附加数据和用户偏好数据加入知识图谱,提取实体相互之间的依赖关系,构建用户和物品之间的交互信息,以便揭示实体与关系之间的语义,帮助理解用户兴趣;将多种推荐结果按不同方法融合进行对比;模型训练时使用多组不同的负样本作为对比,以优化模型;最后利用真实电影数Movielens和IMDB映射连接成新数据集进行测试。实验结果证明该模型对于推荐效果的准确率有显著的提升,同时能更好地解释推荐背后的原因。     

基于知识图谱和标签感知的推荐算法

推荐系统缓解了互联网数据量剧增带来的信息过载问题,但传统的推荐系统由于数据稀疏和冷启动等问题导致推荐算法的准确性不高.因此,文中提出了一种基于知识图谱和标签感知的推荐算法(Knowledge Graph and Tag-Aware,KGTA).首先,利用项目和用户标签信息,通过知识图谱表示学习捕获低阶与高阶特征,将两个知识图谱中实体和关系的语义信息嵌入低维的向量空间中,从而获得项目和用户的统一表示.其次,分别利用深度神经网络和加入注意力机制的递归神经网络来提取项目和用户的潜在特征.最后,根据潜在特征预测评分.该算法不仅利用了知识图谱和标签的关系信息和语义信息,而且通过深层结构学习了项目和用户的隐含特征.在MovieLens数据集上的实验结果表明,该算法能够有效预测用户评分,提高推荐结果的准确性.     

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。     

知识图谱的增强CP分解链接预测方法

CP分解作为知识图谱链接预测的方法之一,能够对一些包含常规数据的知识图谱进行链接预测补全。但当知识图谱存在大量稀疏数据及可逆关系时,该方法不能体现两个实体间具有的隐藏联系,无法对此类数据进行处理。为解决上述问题,提出增强CP分解方法,对三元组中前实体和后实体的两个嵌入向量分别进行学习,并在训练过程中使用概率方法生成更高质量的负例三元组,引入ELU损失函数和AMSGrad优化器,有效对可逆关系和稀疏数据进行处理。在通用数据集上的实验结果表明,所提方法可以有效提升链接预测精度,与对比模型相比取得了5%的性能提升,同时应用在汽车维修知识图谱数据集补全中,取得83.2%正确率的实体补全结果。     

引入知识表示的图卷积网络谣言检测方法

在谣言检测的问题上,现有的研究方法无法有效地表达谣言在社交网络传播的异构图结构特征,并且没有引入外部知识作为内容核实的手段。因此,提出了引入知识表示的图卷积网络谣言检测方法,其中知识图谱作为额外先验知识来帮助核实内容真实性。采用预训练好的词嵌入模型和知识图谱嵌入模型获取文本表示后,融合图卷积网络的同时,能够在谣言传播的拓扑图中更好地进行特征提取以提升谣言检测的精确率。实验结果表明,该模型能够更好地对社交网络中的谣言进行检测。与基准模型的对比中,在Weibo数据集上的精确率达到96.1%,在Twitter15和Twitter16数据集上的F1值分别提升了3.1%和3.3%。消融实验也表明了该方法对谣言检测皆有明显提升效果,同时验证了模型的有效性和先进性。     

基于多维社交关系嵌入的深层图神经网络推荐方法

社会化推荐系统通过用户的社会属性信息能缓解推荐系统中数据稀疏性和冷启动问题，从而提高推荐系统的精度。然而大多数社会化推荐方法主要针对单一的社交网络，或对多个社交网络进行线性叠加，使得用户社会属性难以充分参与计算，因而推荐的精度有限。针对该问题，提出一种多重网络嵌入的图形神经网络模型来实现复杂多维社交网络下的推荐，该模型构建了统一的方法来融合用户-物品、用户-用户等各种关系构成的多维复杂网络，通过注意力机制聚合不同类型的多邻居对节点生成作出贡献，并将多个图神经网络进行组合，从而构建了多维社交关系下的图神经网络推荐框架。这种方法通过拓扑结构直接反映推荐系统中实体及其相互间关系，直接在图上对相关信息进行不断更新计算，具有很强的归纳性，有效避免了传统推荐方法中信息利用不完全的问题。通过与相关的社会推荐算法进行比较，实验结果表明，所提方法在均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）等推荐精度指标上有所改善，甚至在数据稀疏情况下也有良好的精度。     

基于知识图谱的智能决策支持技术及应用研究

知识图谱是把复杂的领域知识通过数据挖掘、信息处理、知识计量和图形绘制而显示出来,解释知识领域的动态发展规律。知识图谱把所有不同种类的信息(heterogeneous information)连接在一起得到一个关系网络并从"关系"的角度去分析问题。知识图谱目前被广泛应用于智能搜索、智能问答等领域。提出了一种基于知识图谱的智能决策支持框架,用于解决传统决策支持系统存在的问题。通过大数据、知识图谱等海量知识分析和模型构建技术,结合决策支持系统,增强对问题的分解与处理、形成具有关系型网络的知识系统。最后结合电信领域中的经典决策案例,搭建基于知识图谱的欺诈电话智能决策支撑平台。和传统的决策支持系统比较,该研究方法的优点在于结合大数据处理方法提升了知识建模的算力和决策支持的效率,使实时处理大规模信息数据成为现实;基于知识图谱的关系型网络,提升了决策模型的准确性和关联相关性。     

基于知识图谱的中文地址匹配方法研究

随着信息技术的迅猛发展,建设新型高效智慧型城市已成为趋势。智慧城市中有大量以地理信息为基础的应用场景,如在城市规划建设、城市便民生活服务、城市细化管理等都离不开地理信息。由于中文地址的复杂性与人工输入的不确定性,地址数据不规范性、不一致、不明确现象给业务系统之间与内部带来了很多困难。急需优秀的中文地址匹配方法。现有的匹配方法仅从地址文字出发进行匹配,而忽略地址作为一个实体蕴含着丰富的地理知识,这些知识可以有效地协助匹配过程,由此,提出注意力知识图谱的中文地址匹配方法,从而解决复杂中文地址匹配准确率低的问题。通过对传统的标准地址库进行地址分词以及特征抽取,建立标准地址知识图谱与POI知识图谱;采用基于选择注意力机制的知识图谱关系抽取方法来进行对地址的特征提取,从而进行地址分类;通过计算知识图谱实体相似度,从而进行非标中文地址的地址匹配。实验结果表明,该方法较基于Jaccard相似度的地址匹配方法、基于动态规划的地址匹配方法、基于Sorensen Dice的全文检索地址匹配方法和基于bert4keras预训练模型的地址匹配方法准确率分别提高了11.05%、15.30%、11.05%、0.95%,有效对复杂中文地址进行匹配。     

基于多维社交关系嵌入的深层图神经网络推荐方法

社会化推荐系统通过用户的社会属性信息能缓解推荐系统中数据稀疏性和冷启动问题,从而提高推荐系统的精度。然而大多数社会化推荐方法主要针对单一的社交网络,或对多个社交网络进行线性叠加,使得用户社会属性难以充分参与计算,因而推荐的精度有限。针对该问题,提出一种多重网络嵌入的图形神经网络模型来实现复杂多维社交网络下的推荐,该模型构建了统一的方法来融合用户-物品、用户-用户等各种关系构成的多维复杂网络,通过注意力机制聚合不同类型的多邻居对节点生成作出贡献,并将多个图神经网络进行组合,从而构建了多维社交关系下的图神经网络推荐框架。这种方法通过拓扑结构直接反映推荐系统中实体及其相互间关系,直接在图上对相关信息进行不断更新计算,具有很强的归纳性,有效避免了传统推荐方法中信息利用不完全的问题。通过与相关的社会推荐算法进行比较,实验结果表明,所提方法在均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）等推荐精度指标上有所改善,甚至在数据稀疏情况下也有良好的精度。     

基于全文索引知识图谱的危化品运输地址匹配研究

地址匹配是危化品运输交通起止点调查分析的关键技术之一。为解决复杂非标危化品道路运输地址匹配精度较低的问题,通过构建自扩展中文分词及自扩展的地址数据知识图谱,基于全文索引知识图谱进行危化品运输中文地址的匹配,纳入加权拼音全文搜索机制以提高拼写错误地址的匹配准确率,结合在线地理解析接口构建危化品运输地址多重匹配机制,并对少量疑难地址执行半监督匹配,形成了完整的危化品运输地址匹配方法体系。针对危化品运输电子运单地址数据的计算表明,算法能实现复杂中文危险化学品运输地址匹配的高准确率及高精度。在随机地址测试集中准确率达94.6%,在较难分类地址测试集中准确率达67.5%,在较难分类地址匹配的准确率及精度上均相比于通用匹配方法及地理搜索引擎有大幅度的提升。