基于多标签学习的旋转机械分级复合故障诊断

传统故障诊断方法大多是针对单一故障类型,然而在实际工业中多种故障会同时出现,即复合故障.针对复合故障诊断问题,一些学者引入多标签学习思想,多标签K近邻算法(ML-KNN)就是其中之一.然而ML-KNN算法作为一阶算法,只考虑标签与对应样本数据间的关系,却忽略了标签间的联系.针对该问题提出一种分级多标签学习算法,名为分层多标签K近邻算法(HML-KNN). HML-KNN算法将机械设备的退化阶段和故障类型分为两级,将第1级得到的标签信息进行转化,转化后的信息作为新特征放入第2级进行判断. HML-KNN算法是一种高阶算法,考虑了全局的标签信息,并在算法中包含了标签的特征转化,使得到的结果准确率更高.最后通过XJTU-SY数据集验证HML-KNN算法在处理复合故障诊断问题上的优越性.     

基于标签进行度量学习的图半监督学习算法

大多基于图的半监督学习方法,在样本间相似性度量时没有用到已有的和标签传播过程中得到的标签信息,同时,其度量方式相对固定,不能有效度量出分布结构复杂多样的数据样本间的相似性。针对上述问题,提出了基于标签进行度量学习的图半监督学习算法。首先,给定样本间相似性的度量方式,从而构建相似度矩阵。然后,基于相似度矩阵进行标签传播,筛选出k个低熵样本作为新确定的标签信息。最后,充分利用所有标签信息更新相似性度量方式,重复迭代优化直至学出所有标签信息。所提算法不仅利用标签信息改进了样本间相似性的度量方式,而且充分利用中间结果降低了半监督学习对标签数据的需求量。在6个真实数据集上的实验结果表明,该算法在超过95%的情况下相较三种传统的基于图的半监督学习算法取得了更高的分类准确率。     

基于标签进行度量学习的图半监督学习算法

大多基于图的半监督学习方法，在样本间相似性度量时没有用到已有的和标签传播过程中得到的标签信息，同时，其度量方式相对固定，不能有效度量出分布结构复杂多样的数据样本间的相似性。针对上述问题，提出了基于标签进行度量学习的图半监督学习算法。首先，给定样本间相似性的度量方式，从而构建相似度矩阵。然后，基于相似度矩阵进行标签传播，筛选出k个低熵样本作为新确定的标签信息。最后，充分利用所有标签信息更新相似性度量方式，重复迭代优化直至学出所有标签信息。所提算法不仅利用标签信息改进了样本间相似性的度量方式，而且充分利用中间结果降低了半监督学习对标签数据的需求量。在6个真实数据集上的实验结果表明，该算法在超过95%的情况下相较三种传统的基于图的半监督学习算法取得了更高的分类准确率。     

基于词共现与图卷积的文本分类方法

针对文本分类任务中标注数量少的问题,提出了一种基于词共现与图卷积相结合的半监督文本分类方法。模型使用词共现方法统计语料库中单词的词共现信息,过滤词共现信息建立一个包含单词节点和文档节点的大型图结构的文本图,将文本图中邻接矩阵和关于节点的特征矩阵输入到结合注意力机制的图卷积神经网络中实现了对文本的分类。实验结果表明,与目前多种文本分类算法相比,该方法在经典数据集20NG、Ohsumed和MR上均取得了更好的效果。     

基于局部流形重构的半监督多视图图像分类

为了在半监督情境下利用多视图特征中的信息提升分类性能,通过最小化输入特征向量的局部重构误差为以输入特征向量为顶点构建的图学习合适的边权重,将其用于半监督学习。通过将最小化输入特征向量的局部重构误差捕获到的输入数据的流形结构应用于半监督学习,有利于提升半监督学习中标签预测的准确性。对于训练样本图像的多视图特征的使用问题,借助于改进的典型相关分析技术学习更具鉴别性的多视图特征,将其有效融合并用于图像分类任务。实验结果表明,该方法能够在半监督情境下充分地挖掘训练样本的多视图特征表示的鉴别信息,有效地完成鉴别任务。     

基于因子图模型的动态图半监督聚类算法

针对动态图的聚类主要存在着两点不足:首先, 现有的经典聚类算法大多从静态图分析的角度出发, 无法对真实网络图持续演化的特性进行有效建模, 亟待对动态图的聚类算法展开研究, 通过对不同时刻图快照的聚类结构进行分析进而掌握图的动态演化情况.其次, 真实网络中可以预先获取图中部分节点的聚类标签, 如何将这些先验信息融入到动态图的聚类结构划分中, 从而向图中的未标记节点分配聚类标签也是本文需要解决的问题.为此, 本文提出进化因子图模型(Evolution factor graph model, EFGM)用于解决动态图节点的半监督聚类问题, 所提EFGM不仅可以捕获动态图的节点属性和边邻接属性, 还可以捕获节点的时间快照信息.本文对真实数据集进行实验验证, 实验结果表明EFGM算法将动态图与先验信息融合到一个统一的进化因子图框架中, 既使得聚类结果满足先验知识, 又契合动态图的整体演化规律, 有效验证了本文方法的有效性.     

基于局部特征聚焦的方面级情感分析

现有方面级情感分析模型忽略了各词间句法关系且未能针对性地提取语义信息。为此,提出一种可聚焦局部上下文特征的方面级情感分析模型,其核心思想在于构建局部上下文加权邻接图和动态赋权方法,通过图卷积神经网络生成聚焦于局部上下文信息的方面词特征。具体地,首先采用局部上下文动态赋权方式增加局部上下文的关注度;其次,在提取句法依存关系的基础上为上下文各节点赋权,构建针对局部上下文赋权的邻接图;最后,由图卷积神经网络提取聚焦于局部上下文信息的方面词特征。在公开数据集上的实验结果表明,与ASGCN相比,提出模型在restaurant和laptop数据集中的宏F₁值分别提高了1.76%和1.12%,经过局部上下文加权,聚焦局部特征所得信息有助于提高分类效果。     

Joint auto-weighted graph fusion and scalable semi-supervised learning

Graph carries out a key role in graph-based semi-supervised label propagation, as it clarifies the structure of the data manifold. The performance of label propagation methods depends on the adopted graph and can be enhanced by merging different graphs that are obtained from multiple sources of information. While there exist algorithms that perform graph fusion they have several weaknesses. Most of these algorithms define graph fusion and label propagation as two separate tasks. Moreover, when the number of data expands, these strategies are not well-suited due to the use of transductive learning in the label propagation phase which makes the label prediction for unseen samples difficult. Furthermore, very few algorithms extract the information contained in the label space. Additionally, most of the graph fusion techniques adopt equal or static weights for different views, which is not the best choice as distinctive features (hence different graphs) contain various information. To overcome these shortcomings, we propose an Auto-weighted Multi-view Semi-Supervised Learning method (AMSSL), which is based on an inductive learning algorithm (i.e., Flexible Manifold Embedding) and profited a projection matrix for predicting the labels of out-of-sample data. The proposed AMSSL method represents a unified framework that dynamically fuses various information obtained from different features and also from the label space and adaptively designates appropriate weights according to the usefulness of each view. Our experimental results on seven small and large image datasets demonstrate the superiority of the proposed method compared to the use of one single feature and other state-of-the-art graph fusion methods.     

基于局部线性嵌入算法的柴油机故障诊断研究

为提高柴油机故障诊断准确率和效率,提出了改进局部线性嵌入算法的柴油机诊断系统。应用小波包能量谱分析方法提取某柴油机振动信号的特征值,将提取的高维特征向量映射到低维空间上,能将高维特征向量进行优化,即特征值的二次提取。该改进算法可模糊化近邻点k的选择,从而提高计算的速度,并应用SOM-BP神经网络进行故障识别。实验表明,经过局部线性嵌入算法的特征值优化,能减少SOM-BP神经网络的输入节点,可在一定程度上提高故障识别的效率和准确率。     

图Laplacian和自训练用于高光谱数据半监督波段选择

波段选择是数据降维的有效手段,但有限的标记样本影响了监督波段选择的性能。提出一种利用图Laplacian和自训练策略实现半监督波段选择的方法。该方法首先定义基于图的半监督特征评分准则以产生初始波段子集,接着在该子集基础上进行分类,采用自训练策略将部分可信度较高的非标记样本扩展至标记样本集合,再用特征评分准则对波段子集进行更新。重复该过程,获得最终波段子集。高光谱波段选择与分类实验比较了多种非监督、监督和半监督方法,实验结果表明所提算法能选择出更好的波段子集。     

基于全信息模式的旋转机械信息融合方法研究

旋转机械转子运动状态的截面信息包括静态信息和动态信息,仅从静态信息或动态信息分析对转子故障进行诊断可能发生误诊。提出的基于全信息模式的旋转机械信息融合方法,融合了转子的动态信息和静态信息,能真实全面地反映转子运动状态。工程应用实践表明,基于全信息模式的旋转机械信息融合对于旋转机械故障诊断是一种新的、较为实用的信息融合方法。     

基于半监督典型相关分析的多视图维数约简

为了有效地在半监督多视图情景下进行维数约简,提出了使用非负低秩图进行标签传播的半监督典型相关分析方法。非负低秩图捕获的全局线性近邻可以利用直接邻居和间接可达邻居的信息维持全局簇结构,同时,低秩的性质可以保持图的压缩表示。当无标签样本通过标签传播算法获得估计的标签信息后,在每个视图上构建软标签矩阵和概率类内散度矩阵。然后,通过最大化不同视图同类样本间相关性的同时最小化每个视图低维特征空间类内变化来提升特征鉴别能力。实验表明所提方法比已有相关方法能够取得更好的识别性能且更鲁棒。     

MCI患者高阶动态功能连接的图论网络构建方法及分类

针对在低阶脑网络应用图论忽视了功能连接高阶动态性的问题,提出了一种基于高阶动态功能连接的图论网络构建方法(GNC-HodFC),提取高阶FC网络的图论特征以对轻度认知障碍患者和健康被试者进行差异性分析及分类。首先定义了表征高阶动态脑网络连接的图论节点和边;然后利用滑动窗相关技术提取低阶功能连接信息,提出平稳性判据,选取最优特征子集以构建图论的节点;最后提出自适应阈值策略对高阶动态功能连接信息进行选取以构建图论的边,最终完成高阶动态脑网络的图构建。实验结果表明,GNC-HodFC的平均分类准确率可以达到70.5%,优于其他三种对比方法,且患者组和健康组的图论特征中存在显著性差异,GNC-HodFC方法可以为轻度认知障碍的诊断提供新的辅助手段。     

Semi-supervised learning based on nearest neighbor rule and cut edges

In this paper, we propose a novel semi-supervised learning approach based on nearest neighbor rule and cut edges. In the first step of our approach, a relative neighborhood graph based on all training samples is constructed for each unlabeled sample, and the unlabeled samples whose edges are all connected to training samples from the same class are labeled. These newly labeled samples are then added into the training samples. In the second step, standard self-training algorithm using nearest neighbor rule is applied for classification until a predetermined stopping criterion is met. In the third step, a statistical test is applied for label modification, and in the last step, the remaining unlabeled samples are classified using standard nearest neighbor rule. The main advantages of the proposed method are: (1) it reduces the error reinforcement by using relative neighborhood graph for classification in the initial stages of semi-supervised learning; (2) it introduces a label modification mechanism for better classification performance. Experimental results show the effectiveness of the proposed approach.     

基于流向图的不完备信息下导弹故障诊断知识获取

针对导弹故障诊断过程中出现信息缺失、数据不完备的问题,提出一种基于流向图的导弹故障诊断知识的获取方法;首先,提取故障特征信息,并利用特征关系对故障诊断知识进行分类处理,得到同一特征关系下的故障诊断实例集合;然后,建立不完备故障诊断流向图,并表述出各个节点之间的置信度和覆盖度,作为衡量完整路径的指标,构建导弹故障诊断知识获取框架;最后,结合实例分析,验证该故障诊断知识获取方法具有较好的直观性,为导弹故障诊断工作提供有效参考。     

融合协同知识图谱高阶邻居特征的推荐模型

在推荐时引入知识图谱中的实体及关系信息是有效缓解冷启动问题的方法. HAN模型首次将基于注意力机制的图神经网络用于异构图, 但是并没有充分利用节点的高阶邻居信息. 为了解决该问题, 提出了一种融合协同知识图谱高阶邻居特征的推荐模型CKG-HAN. 该模型用元路径来连接项目节点, 将协同知识图谱分成多个子图, 模型的节点注意力层用于聚合子图中每个节点的高阶邻居特征, 关系注意力层给不同元路径下的节点特征分配不同的权重, 最终得到充分融合语义信息的节点嵌入表示. 在MovieLens-1M数据集上进行了Top-K推荐, 结果表明本文提出的模型能够有效提高推荐结果的准确性.     

基于异构图卷积网络的小样本短文本分类方法

针对小样本短文本分类过程中出现的语义稀疏与过拟合问题,在异构图卷积网络中利用双重注意力机制学习不同相邻节点的重要性和不同节点类型对当前节点的重要性,构建小样本短文本分类模型HGCN-RN。利用BTM主题模型在短文本数据集中提取主题信息,构造一个集成实体和主题信息的短文本异构信息网络,用于解决短文本语义稀疏问题。在此基础上,构造基于随机去邻法和双重注意力机制的异构图卷积网络,提取短文本异构信息网络中的语义信息,同时利用随机去邻法进行数据增强,用于缓解过拟合问题。在3个短文本数据集上的实验结果表明,与LSTM、Text GCN、HGAT等基准模型相比,该模型在每个类别只有10个标记样本的情况下仍能达到最优性能。     

基于节点相似性的图注意力网络表示学习模型

图注意力网络(GAT)通过注意力机制聚合节点的邻居信息以提取节点的结构特征,然而并没有考虑网络中潜在的节点相似性特征。针对以上问题,提出了一种考虑网络中相似节点的网络表示学习方法NSGAN。首先,在节点层面上,通过图注意力机制分别学习相似网络和原始网络的结构特征;其次,在图层面上,将两个网络对应的节点嵌入通过基于图层面的注意力机制聚合在一起,生成节点最终的嵌入表示。在三个数据集上进行节点分类实验,NSGAN比传统的图注意力网络方法的准确率提高了约2%。     

基于邻居信息聚合的子图同构匹配算法

图匹配在现实中被广泛运用,而子图同构匹配是其中的研究热点,具有重要的科学意义与实践价值。现有子图同构匹配算法大多基于邻居关系来构建约束条件,而忽略了节点的局部邻域信息。对此,提出了一种基于邻居信息聚合的子图同构匹配算法。首先,将图的属性和结构导入到改进的图卷积神经网络中进行特征向量的表示学习,从而得到聚合后的节点局部邻域信息;然后,根据图的标签、度等特征对匹配顺序进行优化,以提高算法的效率;最后,将得到的特征向量和优化的匹配顺序与搜索算法相结合,建立子图同构的约束满足问题（CSP）模型,并结合CSP回溯算法对模型进行求解。实验结果表明,与经典的树搜索算法和约束求解算法相比,该算法可以有效地提高子图同构的求解效率。     

基于半监督极限学习机的轴承故障诊断

鉴于在实际的应用中滚动轴承的故障信号所属的类别往往是未知的,而且为了得到一定的测试数据需要花费大量的时间,甚至对机械设备造成了一些损害.利用极限学习机训练速度快且泛化能力强的特点,提出了一种基于半监督极限学习机的滚动轴承故障诊断方法,该方法允许在有少量带标签的轴承故障数据的情况下,将带标签的历史数据与新采集到的部分未带标签的数据一起用来训练得到一个最优的诊断模型.首先通过相空间重构将原始一维信号映射到一个高维的相空间,在相空间中提取初始的轴承特征集,然后将特征集输入半监督的极限学习机中进行训练和测试.实验结果表明,这种基于半监督算法的诊断模型简单,在神经元个数较少的情况下仍然具有很好的泛化能力,具有一定的应用价值.