基于联合矩阵分解的动态异质网络社区发现方法

动态网络的社区发现是目前复杂网络分析领域的重要研究内容,然而现有动态网络社区发现方法主要针对同质网络,当网络包含多种异质信息时,现有方法不再适用。针对这个问题,本文提出了一个基于联合矩阵分解的动态异质网络社区发现方法,首先计算动态异质网路中各个快照图的拓扑相似度矩阵和多关系相似度矩阵,其次利用时序联合非负矩阵分解方法,约束各个时刻快照图的社区划分,最后在真实网络数据集上的实验结果表明,该算法可以有效检测出动态异质网络中潜在的社区结构。     

结合用户生成内容与链接关系的社区发现算法

社区发现一直是社会网络研究中的热点内容。但是当前社区发现算法更加关注用户与用户之间的链接关系,而对社会网络中用户生成内容(user generated contents,UGC)大数据研究较少。用户生成内容是Web2.0的特点,也是社会网络平台吸引用户的重要原因之一,对社区的形成起着重要作用。提出了一种新的社区发现算法,能够综合利用用户与用户之间的链接关系以及用户生成内容来确定用户的社区划分。该算法用LDA(latent Dirichlet allocation)算法分析用户生成内容中主要的内容形式——文本信息,同时通过谱分析方法分析用户与用户之间的链接关系,并有机结合以发现网络的社区结构。通过分析科学网的真实数据,证明了所提算法能够有效综合利用用户生成内容与用户链接关系,使社区发现的结果更加客观准确。     

面向异质变分超图自动编码器的超边链接预测模型

如何采用超边建模网络数据中的多元关联关系,实现潜在超边链接关系的预测具有重要的现实意义。现有方法主要集中于研究具有成对关系的网络数据,然而,直接将现有的链接预测方法用于超图网络中的超边链接预测具有一定的局限性。因此,提出基于异质变分超图自动编码器的超边链接预测模型(heterogeneous variational hypergraph autoencoder,HVGAE)。首先,利用超图卷积实现变分超图自动编码器,将超图网络数据转换成一种低维空间表示;其次,加入节点近邻度函数,最大程度地保留其结构信息,从而构建异质超图网络超边链接预测模型。针对三种不同类型的超图网络进行实验,结果表明相比其他的基准方法,HVGAE模型获得了较好的预测结果,说明其能够较好地解决超图网络中的超边链接预测问题。     

基于社团结构的科研合作关系分析与预测

科研合作关系分析和预测针对网络的结构信息预测未来哪些学者间会产生合作关系进行研究,对于理解网络信息传播和动态变化具有重要的意义。在主流的基于拓扑属性的关系预测算法基础上提出了一种基于社区结构信息的合作关系预测模型。首先分析社区发现算法下科研网络的链接分布规律及给出模型构建的理论依据,然后构造引入社区拓扑结构信息的改进算法,最后采用不同社区发现算法进行实验。该方法在实验效果和性能上要优于一些经典的算法,说明该算法能够有效地引入社区结构信息对真实的科研合作网络关系预测问题建模,并为科研合作关系分析预测这一问题提供一种新的思路。     

基于矩阵分解的属性网络嵌入和社区发现算法

属性网络不但包含节点之间复杂的拓扑结构,还包含拥有丰富属性信息的节点,其可以比传统网络更有效地建模现代信息系统,属性网络的社区划分对于分析复杂系统的层次结构、控制信息在网络中的传播和预测网络用户的群体行为等方面具有重要的研究价值.为了更好地利用拓扑结构信息和属性信息进行社区发现,提出了一种基于矩阵分解的属性网络嵌入和社区发现算法(CDEMF).首先提出基于矩阵分解的属性网络嵌入方法,基于网络局部链接信息计算相邻节点的相似性,将其与属性接近度联合建模,通过矩阵分解的分布式算法得到每个节点对应的低维嵌入向量,即把网络节点映射为低维向量表示的数据点集合.接着提出基于曲率和模块度的社区划分方法,自动确定数据点集合中蕴含的社区数量,并通过对数据点集合聚类完成属性网络社区划分.在真实网络数据集上,将CDEMF方法与其他8种知名算法进行比较,实验结果表明CDEMF具有良好的性能.     

针对有向图的局部扩展的重叠社区发现算法

当前社区发现算法主要是针对无向图研究社区结构,但在实际复杂网络中,链接关系时常表现出非对称性或方向性,比如Twitter的用户关注关系,文献网络的引 用关系,网页之间的超链接关系等应用网络。因此,本文依据信息在复杂网络中的传播规律和流动方向性,提出了k-Path共社区邻近相似性概念及计算方法,用于衡量结点在同一社区的相似性程度,并给出了把有向图转换为带方向权值的无向图的方法。基于带权无向图提出了一种从局部扩展来探测社区的重叠社区发现算法(Local and wave-like extension algorithm of detecting overlapping community, LWS-OCD)。在真实数据集上的实验表明,共社区邻近相似性概念实现了有向到无向的合理转换,而且提高了社区结点的聚集效果,LWS-OCD算法能够有效地发现带权无向图中的重叠社区。     

基于社区与结构熵的异质网络影响力最大化

影响力最大化的目的是在网络中发现能够触发最大数量的剩余节点参与到信息传播过程的一小群节点.目前异质信息网络中影响力最大化的研究通常从网络中抽取同质子图、或基于节点局部结构的元路径进行节点影响力的评估,没有考虑节点的全局特征和网络中高影响力节点间的集群现象给种子集合最终扩散范围造成的影响损失.文中提出了一种基于社区与结构熵的异质信息网络影响力最大化算法,该算法能够有效地从局部和全局两个方面度量节点的影响.首先,通过构建元结构保留节点在网络中的局部结构信息和异质信息度量节点的局部影响;其次,利用节点所属社区在整个网络中的权重占比对节点的全局影响进行度量;最后,综合求出节点的最终影响并选出种子集合.在真实数据集上进行的大量实验结果表明所提算法有较好的有效性和效率.     

基于统计推理的社区发现模型综述

社区有助于揭示复杂网络结构和个体间的关系.研究人员从不同视角提出很多社区发现方法,用来识别团内紧密、团间稀疏的网络结构.自2006年以来,提出了一些基于统计推理的社区发现方法,它们可识别实际网络中更多的潜在结构,并以其可靠的理论基础和优越的结构识别能力成为当前的主流.该类方法的主要目标是建立符合实际网络的生成模型以拟合观测网络,将社区发现问题转化为贝叶斯推理问题.首先给出社区发现中生成模型的相关定义;其次按照模型中社区组成元素将已有统计推理模型分为节点社区推理模型和链接社区推理模型,并深入探讨各种模型的设计思想及实现算法;再次,总结各模型适用的网络类型及规模、发现的社区结构、算法复杂度等,给出一种选择已有基于统计推理的社区发现模型的方法,并利用基准数据集对已有典型统计推理模型进行验证及分析;最后探讨了基于统计推理模型的社区发现存在的主要问题和未来发展的方向.     

关系数据库中社区发现方法研究

文中在研究了现有社区发现算法的基础上,提出了一种简单的加权网络中社区发现方法。文中基于社区结构最为普遍的性质,受社会网络中真实社区结构和并行计算的任务划分规则的启发,提出了基于核心边的加权网络中社区发现方法。该方法首先依据网络中边的权值寻找核心边;然后依据相似性度量,发现网络中的一个初始社区;最后通过隶属度度量,将发现的初始社区逐步扩展成网络中的社区结构。该方法在进行社区结构发现的过程中,仅仅依赖节点所处位置的局部信息,可以在对网络进行广度优先遍历的过程中完成社区发现工作。因此该方法具有较低的计算复杂度,可以适用于大规模网络中的社区发现。通过有效性实验和效率实验,表明该方法可以有效发现大规模网络中的社区结构。     

基于域驱动的链接数据的社区发现研究与实现

在语义网上不断出现的链接数据能够为社会网络分析提供大规模的数据资源。尤其是,它能够用来对特定的域结构进行社会社区结构的探索。使用基于本体的知识结构,通过从域中的链接数据来发现特定的属性,并结合提出的距离计算方法和聚类方法,能够改进域中人之间的相关性和聚类的定制,从而从链接数据中发现域中包含的社会社区结构。通过在真实的域中的链接数据上进行测试,结果证明方法能够在各个不同的域中(音乐,电影)发现可靠有价值的社会社区。     

异质信息网络中基于元路径的社团发现算法研究

实际的网络化数据往往包含多种类型的对象和关系,采用异质信息网络可以更好地对其建模,因此异质信息网络分析逐渐成为数据挖掘的研究热点。虽然同质信息网络中的社团发现已经被深入研究,但是异质信息网络中的社团发现还很少被研究。该文研究异质信息网络中的社团发现问题,提出了一个新的社团发现算法框架HCD(heterogeneous community detection)。该框架由两部分组成: 基于单条元路径的社团发现算法HCD_sgl和融合多条元路径的社团发现算法HCD_all。HCD_sgl首先确定在给定元路径下所有节点的初始标签,再利用改进的标签传递算法进行最终的社团发现;HCD_all是在HCD_sgl的基础上将基于多条元路径的社团发现结果进行融合。通过在真实数据集和人工数据集上的实验验证了HCD算法的有效性。     

异质信息网络中基于邻接熵的影响力最大化

影响力最大化是研究如何在社会网络中寻找小部分最具影响力的节点作为信息扩散源,使信息在网络中传播范围最大的问题.已有相关研究大多只是针对同质信息网络,但现实中的社会网络是包含了多种对象类型和对象之间多种关系类型的异质网络,因此提出了基于元路径的邻接信息熵(MPAIE)模型,以及基于元图的邻接信息熵(MGAIE)模型来模拟异质信息网络中的社会影响.通过设置元路径或元图,该方法可以灵活地整合异质网络中的结构和语义信息,对节点的影响力做出度量,并在两个真实数据集上验证了MPAIE及MGAIE模型的有效性.     

基于生成对抗模型的异质信息网络语义表征方法研究

近些年,网络表示学习问题吸引了大量研究者的关注,而异构信息网络由于其丰富的结构语义信息及其广阔的应用领域,更是成为了网络表示学习领域的重中之重。目前面向异构信息网络的表示学习模型主要可以分为基于生成式模型的表示学习方法和基于判别式模型的表示学习方法,但是很少有工作同时结合两种模型进行表示学习的优化。该文提出了结合生成式模型和判别式模型的异构信息网络表示学习模型HINGAN,主要是将对抗生成思想融入异构信息网络表示学习过程中,达到优化网络表示结果的目的。该模型首先在元路径的引导下构建带权信息网络图,然后在带权图上计算更新构造的生成器和判别器参数,通过生成对抗的博弈思想来获取最大收益。在AMiner和DBLP两个真实学术图谱数据集上的实验结果表明,HINGAN在多标签分类、链路预测以及可视化方面都能比现在主流的网络表示方法取得更优的效果,并且HINGAN可以应用于大规模的异构网络数据的表示和计算。除此之外,该文还总结了已有研究成果并对未来研究可能面临的挑战进行了展望。     

面向HIN基于多视角嵌入融合的推荐方法

由于异构信息网络具有丰富的语义信息而在推荐任务中得到广泛应用.传统的面向异构信息网络的推荐方法忽略了网络中关联关系的异质性,以及不同关联类型之间的相互影响.本文提出了一种基于多视角嵌入融合的推荐模型,分别从同质关联视角和异质关联视角来挖掘异构信息网络的深层潜在特征并加以融合,有效地保证了推荐结果的准确性.针对同质关联视角,提出了一种基于图卷积神经网络的嵌入融合方法,通过对同质关联作用下节点邻域信息的轻量式卷积,实现节点嵌入的局部融合.针对异质关联视角,提出了一种基于注意力的嵌入融合方法,利用注意力机制来区分不同关联类型对节点嵌入的影响,实现节点嵌入的全局融合.通过实验验证了本文所提出的关键技术的可行性和有效性.     

节点不对称转移概率的网络社区发现算法

社区发现是当前社会网络研究领域的一个热点和难点,现有的研究方法包括：（1）优化以网络拓扑结构为基础的社区质量指标;（2）评估节点间的相似性并进行聚类;（3）根据特定网络设计相应的社区模型等.这些方法存在如下问题：（1）通用性不高,难以同时在无向网络和有向网络上发挥出好的效果;（2）无法充分利用网络的结构信息,在真实数据集上表现不佳.针对上述问题,提出一种基于节点不对称转移概率的网络社区发现算法CDATP.该算法通过分析网络拓扑结构来设计节点转移概率,并使用random walk方法评估节点对网络社区的重要性.最后,以重要性较高的节点作为核心构造网络社区.与现有的基于random walk的方法不同,CDATP为网络中节点设计的转移概率具有不对称性,并只通过节点局部转移来评估节点对社区的重要程度.通过大量仿真实验表明,CDATP在人工模拟数据集和真实数据集上均比其他最新算法有更好的表现.     

基于信息瓶颈的社区发现

该文提出一种映射方法,把单部网络变换成二部图网络.针对得到的二部图网络,在信息论的框架下,提出了一种基于信息瓶颈的社区发现方法.该方法通过寻找网络的最优压缩表示来发现网络的社区结构,最优压缩表示尽可能多地保留原始网络的拓扑特征.在真实数据集和计算机产生的数据集上的实验表明,该方法能够有效地发现网络的社区结构.另外,对于有向网络的社区发现,现有方法忽略有向网络中边的方向而作为无向网络来处理,损失了有向的网络的方向信息,文中提出的社区发现方法能够很好地解决这一问题,并能从有向网络中挖掘出一些现有方法无法发现的知识,这一特点使得该文的方法比现有方法更适用于解决像WWW这样的有向网络.同时,真实世界的许多网络本身就是二部图网络,相对于现有的社区发现方法,文中的方法可以直接应用于这类网络.     

一种基于窗口机制的口语理解异构图网络

口语理解(spoken language understanding, SLU)是面向任务的对话系统的核心组成部分,旨在提取用户查询的语义框架.在对话系统中,口语理解组件(SLU)负责识别用户的请求,并创建总结用户需求的语义框架, SLU通常包括两个子任务:意图检测(intent detection, ID)和槽位填充(slot filling, SF).意图检测是一个语义话语分类问题,在句子层面分析话语的语义;槽位填充是一个序列标注任务,在词级层面分析话语的语义.由于意图和槽之间的密切相关性,主流的工作采用联合模型来利用跨任务的共享知识.但是ID和SF是两个具有强相关性的不同任务,它们分别表征了话语的句级语义信息和词级信息,这意味着两个任务的信息是异构的,同时具有不同的粒度.提出一种用于联合意图检测和槽位填充的异构交互结构,采用自注意力和图注意力网络的联合形式充分地捕捉两个相关任务中异构信息的句级语义信息和词级信息之间的关系.不同于普通的同构结构,所提模型是一个包含不同类型节点和连接的异构图架构,因为异构图涉及更全面的信息和丰富的语义,同时可以更好地交互表征不同粒度节点之间的信息.此...     

异构图卷积网络研究进展

现实世界中的很多场景都能用多种节点类型和边类型组成的异构网络表示。网络中蕴含着丰富语义关系,并具有实际应用价值,引起了学术界和工业界的关注。传统的方法都是基于浅层模型进行异构网络挖掘。近几年,由于图卷积网络在同构网络中表现优越,有许多学者将图卷积网络应用到异构网络的挖掘,在各个任务中都取得了优异的成绩。通过对异构图卷积网络的研究进展进行评述,来了解相关领域的发展状况。介绍了异构图卷积网络的发展,将异构图卷积网络分为基于元路径和自适应异构信息的模型进行详细介绍及归纳,并综合分析了不同的聚合方法。介绍了异构图卷积网络在推荐系统、生物化学、异常检测和自然语言处理中的应用。分析了异构图卷积网络未来面临的挑战以及值得研究的问题。