基于邻域相似的层次粒化的网络表示学习方法

捕获更多的结构特征给网络表示学习方法带来较高的复杂度.基于分层递阶思想,文中提出基于邻域相似的层次粒化的网络表示学习方法,降低已有网络表示学习方法的复杂度.首先利用节点邻域相似性将网络逐步压缩至粗粒度的表示空间中.然后利用已有的网络表示学习方法学习粗粒的特征表示.最后利用图卷积网络将已学习的粗粒特征逐步细化为原始网络的节点表示.在多个数据集上的实验表明,文中方法可以快速有效大幅压缩网络,降低算法的运行时间.针对节点分类和链接预测任务,当粒化层次较低时,文中方法可以较大幅度提升原有算法的性能.     

基于图卷积网络和自编码器的半监督网络表示学习模型

为了保留网络结构信息和节点特征信息,结合图卷积神经网络(GCN)和自编码器(AE),提出可扩展的半监督深度网络表示学习模型(Semi-GCNAE).利用GCN捕获节点的K阶邻域中所有节点的结构和特征信息,并将捕获的信息作为AE的输入.AE对GCN捕获的K阶邻域信息进行特征提取和非线性降维,并结合Laplacian特征映射保留节点的团簇结构信息.引入集成学习方法联合训练GCN和AE,使模型习得的节点低维向量表示能同时保留网络结构信息和节点特征信息.在5个真实数据集上的广泛评估表明,文中模型习得的节点低维向量表示可以有效保留网络的结构和节点特征信息,并在节点分类、可视化和网络重构任务上性能较优.     

一种基于图卷积网络的文本多标签学习方法

多标签学习广泛应用于文本分类、标签推荐、主题标注等.最近,基于深度学习技术的多标签学习受到广泛关注,针对如何在多标签学习中有效挖掘并利用高阶标签关系的问题,提出一种基于图卷积网络探究标签高阶关系的模型TMLLGCN.该模型采用GCN的映射函数从数据驱动的标签表示中生成对象分类器挖掘标签高阶关系.首先,采用深度学习方法提取文本特征,然后以数据驱动方式获得基础标签关联表示矩阵,为更好地建模高阶关系及提高模型效果,在基础标签关联表示矩阵上考虑未标记标签集对已知标签集的影响进行标签补全,并以此相关性矩阵指导GCN中标签节点之间的信息传播,最后将提取的文本特征应用到学习高阶标签关系的图卷积网络分类器进行端到端训练,综合标签关联和特征信息作为最终的预测结果.在实际多标签数据集上的实验结果表明,提出的模型能够有效建模标签高阶关系且提升了多标签学习的效果.     

基于邻域选择策略的图卷积网络模型

邻域的组成对于基于空间域的图卷积网络（GCN）模型有至关重要的作用。针对模型中节点邻域排序未考虑结构影响力的问题,提出了一种新的邻域选择策略,从而得到改进的GCN模型。首先,为每个节点收集结构重要的邻域并进行层级选择得到核心邻域;然后,将节点及其核心邻域的特征组成有序的矩阵形式;最后,送入深度卷积神经网络（CNN）进行半监督学习。节点分类任务的实验结果表明,该模型在Cora、Citeseer和Pubmed引文网络数据集中的节点分类准确性均优于基于经典图嵌入的节点分类模型以及四种先进的GCN模型。作为一种基于空间域的GCN,该模型能有效运用于大规模网络的学习任务。     

基于注意力机制融合多阶邻域信息的网络表示学习模型

近年来,图神经网络(Graph Neural Networks,GNNs)在网络表示学习领域中发挥着越来越重要的作用.然而,大多数现有的GNNs在每一层中只考虑节点的直接相连的(1阶)邻居,忽略了高阶邻域信息.在节点表示学习过程中引入高阶拓扑知识是一个关键问题.本文中,我们提出了多邻域注意力图卷积网络(Multi-neighboring Attention Graph Convolutional Networks,M AGCN).首先基于注意力机制使用多个邻域掩码从节点的不同阶邻居中学习多个节点表示,然后使用动态路由算法自适应地确定这些表示对最终节点表示的贡献,以聚合成最终的节点表示.在Cora、Citeseer和Pubmed 3个引文网络数据集上的节点分类实验表明,MAGCN比目前较先进的网络表示学习模型有更高的分类准确率.     

基于多粒度特征融合的新型图卷积网络用于方面级情感分析

方面级情感分析是情感分析中的细粒度任务,旨在检测给定句子中方面词的情感极性。随着图卷积网络的兴起,通过依赖树构建的图卷积网络模型被广泛用于该任务,并取得了令人满意的效果。但大多数研究只获取图卷积网络最后一层输出作为分类层的输入,忽略了其他层的节点特征,且深层图卷积网络存在节点平滑问题。近年来,有研究者将图卷积网络的多层节点特征进行集成,提高了情感分类模型的性能。文中结合自适应特征融合与高速公路网络,提出了一种基于多粒度特征融合的高速公路图卷积网络模型,用于方面级情感分析。首先,该模型通过句法依赖结构和双向的上下文信息构建图卷积网络;同时,在图卷积网络引入高速公路网络缓解深层图卷积网络过平滑的问题,加深图卷积网络的深度。然后,使用自适应融合机制从不同深度图卷积网络获得多粒度节点信息。最后,在公共数据集上进行实验,实验结果表明,与基准模型相比,所提模型能更好地捕获更多粒度的句法信息和长距离依存关系。     

基于图卷积集成的网络表示学习

针对现有网络表示学习方法泛化能力较弱等问题,提出了将stacking集成思想应用于网络表示学习的方法,旨在提升网络表示性能。首先,将3个经典的浅层网络表示学习方法DeepWalk、Node2Vec、Line作为并列的初级学习器,训练得到三部分的节点嵌入拼接后作为新数据集;然后,选择图卷积网络(graph convolutional network, GCN)作为次级学习器对新数据集和网络结构进行stacking集成得到最终的节点嵌入,GCN处理半监督分类问题有很好的效果,因为网络表示学习具有无监督性,所以利用网络的一阶邻近性设计损失函数;最后,设计评价指标分别评价初级学习器和集成后的节点嵌入。实验表明,选用GCN集成的效果良好,各评价指标平均提升了1.47~2.97倍。     

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。     

基于高阶图卷积自编码器的网络流量预测

网络流量预测是有效保障用户QoS措施之一。当前深度学习为基础的网络算法预测中没有充分利用网络拓扑信息。为此,提出了基于高阶图卷积自编码器的网络流量预测模型。该流量预测模型基于软件定义网络（SDN）架构,利用高阶图卷积网络（GCN）获取网络拓扑中的多跳邻域之间的流量相互影响关系,采用门控递归单元（GRU）获取网络的时间相关性信息,利用自编码模型来实现无监督学习和预测。在Abilene网络上采用真实数据进行了仿真对比分析试验,结果表明,提出的方法在网络流量检测方面的MAPE值为41.56%,低于其它深度学习的方法,同时预测准确率方面也达到最优。     

基于深度BiLSTM和图卷积网络的方面级情感分析

现有方面级情感分析方法,存在无法获取最优文本表示和使用普通图卷积网络不能提取依存图中深层结构信息的问题。为此,提出了一种基于深度BiLSTM（DBiLSTM）和紧密连接的图卷积网络（DDGCN）模型。首先,通过DBiLSTM获取方面词与上下文单词间的深层语义信息;其次,在原始图卷积网络中加入紧密连接,以生成能提取深层结构信息的紧密图卷积网络;然后,利用改进后的图卷积网络捕获依存图上的结构信息;最终,将融合2种深层信息的文本表示用于情感分类。3个数据集上的实验结果表明,DDGCN模型相比对比模型在准确度和F1上均有提升。     

基于社区优化的深度网络嵌入方法

随着现代网络通信和社会媒体等技术的飞速发展,网络化的大数据由于缺少高效可用的节点表示而难以应用。将高维稀疏难于应用的网络数据转化为低维、紧凑、易于应用的节点表示的网络嵌入方法受到广泛关注。然而已有网络嵌入方法得到节点低维特征向量后,再将其作为其他应用（节点分类、社区发现、链接预测、可视化等）的输入来作进一步分析,没有针对具体应用构建模型,难以取得满意的结果。针对网络社区发现这一具体应用,提出结合社区结构优化进行节点低维特征表示的深度自编码聚类模型CADNE。首先基于深度自编码模型,通过保持网络局部及全局链接的拓扑特性来学习节点的低维表示,然后利用网络聚类结构对节点低维表示进一步优化。该方法同时学习节点的低维表示和节点所属社区的指示向量,使节点的低维表示不仅能保持原始网络结构中的拓扑结构特性,而且能保持节点的聚类特性。与已有的经典网络嵌入方法进行对比,结果显示CADNE模型在Citeseer和Cora上取得最优聚类结果,在20NewsGroup上准确率提升最高达0.525;分类性能在Blogcatalog、Citeseer数据集上取得最好结果,在Blogcatalog上训练比例20%时比基线方法提升最高达0.512;并且CADNE模型在可视化对比中能够得到类边界更加清晰的节点低维表示,验证了所提方法具有较好的节点低维表示能力。     

基于节点映射与标签数据构建的链接预测方法

为改进基于局部或全局信息相似性度量方法中存在的无法全面提取网络结构信息的问题,以及基于网络表示学习的方法不能对链接的不存在性进行度量的问题,提出一种结合节点向量化方法与机器学习分类算法的Net2Vec-CLP框架。使用具有重启机制的随机游走方法获得节点环境序列,将源网络信息转换成向量表示,在此基础上生成标签数据集,使用带sigmoid核映射方法的SVM模型进行二分类预测。实验结果表明,算法在Facebook数据集上较Node2Vec方法AUC值提高了2.47%,在其它数据集上也有可观测的优势。同时,结合二分类思想的方法,其能明确度量不存在链接关系的数据。     

基于图注意力的高阶网络节点分类方法

为了更好地学习网络中的高阶信息和异质信息,基于单纯复形提出单纯复形—异质图注意力神经网络方法—SC-HGANN。首先,用单纯复形提取网络高阶结构,将单纯复形转换为单纯复形矩阵;其次,使用注意力机制从特征单纯复形中得到异质节点的特征;再次,对同质和异质单纯复形矩阵进行卷积操作后,得到同质特征与异质特征,通过注意力算子进行特征融合;最后,得到目标节点的特征并将其输入到节点分类模块完成分类。与GCN、HGNN、HAN等基线方法相比,提出的方法在三个数据集上的macro-F₁、micro-F₁、precision和recall均有所提升。表明该方法能有效地学习网络中的高阶信息和异质信息,并能提升网络节点分类的准确率。     

融合全局结构信息的拓扑优化图卷积网络

基于拓扑优化的图卷积网络(TOGCN)是一类图卷积神经网络(GCNN)模型,它通过网络中的辅助信息优化网络拓扑结构,有利于反映节点间的联系程度;然而TOGCN模型仅注重局部节点之间的关联关系,对网络潜在的全局结构信息关注不足.融合全局特征信息,有助于提高模型的性能和处理信息缺失时的鲁棒性.提出了融合全局结构信息的拓扑优...     

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。     

集成时空轨迹的动态属性网络表征学习

网络表征学习是当前信息网络数据表示的研究热点,相比于传统网络分析技术已显示出它的有效性和高效性.目前绝大多数研究仅将网络视为静态来处理,即网络结构不随时间演化而变化,而且很少考虑网络中丰富的节点属性信息,难以适应现实信息网络时刻变化的动态特性.同时考虑网络的动态性和节点属性,提出基于时空路径的动态属性网络表征学习(DAWalk),将结构特征与属性特征聚合为节点的嵌入表示.游走时空轨迹序列以捕获网络的结构特征以及动态演化趋势规律.在模型学习方面使用改进的自编码器模型,最小化序列中成对节点的距离损失,学习出序列节点对隐藏的高度非线性规律,使得学到的节点表示更具健壮性.实验表明,在可视化、链接预测、节点分类任务上,提出的DAWalk在3个数据集上的性能均优于其他基准算法.