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Graph Transformer技术与研究进展:从基础理论到前沿应用 被引量:1
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作者 游浩 丁苍峰 +2 位作者 马乐荣 延照耀 曹璐 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第4期975-986,共12页
图数据处理是一种用于分析和操作图结构数据的方法,广泛应用于各个领域。Graph Transformer作为一种直接学习图结构数据的模型框架,结合了Transformer的自注意力机制和图神经网络的方法,是一种新型模型。通过捕捉节点间的全局依赖关系... 图数据处理是一种用于分析和操作图结构数据的方法,广泛应用于各个领域。Graph Transformer作为一种直接学习图结构数据的模型框架,结合了Transformer的自注意力机制和图神经网络的方法,是一种新型模型。通过捕捉节点间的全局依赖关系和精确编码图的拓扑结构,Graph Transformer在节点分类、链接预测和图生成等任务中展现出卓越的性能和准确性。通过引入自注意力机制,Graph Transformer能够有效捕捉节点和边的局部及全局信息,显著提升模型效率和性能。深入探讨Graph Transformer模型,涵盖其发展背景、基本原理和详细结构,并从注意力机制、模块架构和复杂图处理能力(包括超图、动态图)三个角度进行细分分析。全面介绍Graph Transformer的应用现状和未来发展趋势,并探讨其存在的问题和挑战,提出可能的改进方法和思路,以推动该领域的研究和应用进一步发展。 展开更多
关键词 图神经网络 graph Transformer 图表示学习 节点分类
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基于CNN-GraphSAGE双分支特征融合的齿轮箱故障诊断方法
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作者 韩延 吴迪 +1 位作者 黄庆卿 张焱 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第3期115-124,共10页
针对卷积神经网络(CNN)在振动数据结构信息上挖掘不足导致故障诊断精度不高的问题,提出一种基于卷积神经网络与图采样和聚合网络(CNN-GraphSAGE)双分支特征融合的齿轮箱故障诊断方法。首先,对齿轮箱振动数据进行小波包分解,利用分解后... 针对卷积神经网络(CNN)在振动数据结构信息上挖掘不足导致故障诊断精度不高的问题,提出一种基于卷积神经网络与图采样和聚合网络(CNN-GraphSAGE)双分支特征融合的齿轮箱故障诊断方法。首先,对齿轮箱振动数据进行小波包分解,利用分解后的小波包特征系数构建包含节点和边的图结构数据;然后,建立CNN-GraphSAGE双分支特征提取网络,在CNN分支中采用空洞卷积网络提取数据的全局特征,在GraphSAGE网络分支中通过多层特征融合策略来挖掘数据结构中隐含的关联信息;最后,基于SKNet注意力机制融合提取的双分支特征,并输入全连接层中实现对齿轮箱的故障诊断。为验证研究方法在齿轮箱故障诊断上的优良性能,首先对所提方法进行消融实验,然后在无添加噪声和添加1 dB噪声的条件下进行对比实验。实验结果表明,即使在1 dB噪声的条件下,研究方法的平均诊断精度为92.07%,均高于其他对比模型,证明了研究方法能够有效地识别齿轮箱的各类故障。 展开更多
关键词 图卷积神经网络 卷积神经网络 故障诊断 注意力机制
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GNNSched:面向GPU的图神经网络推理任务调度框架 被引量:3
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作者 孙庆骁 刘轶 +4 位作者 杨海龙 王一晴 贾婕 栾钟治 钱德沛 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-11,共11页
由于频繁的显存访问,图神经网络GNN在GPU上运行时往往资源利用率较低。现有的推理框架由于没有考虑GNN输入的不规则性,直接适用到GNN进行推理任务共置时可能会超出显存容量导致任务失败。对于GNN推理任务,需要根据其输入特点预先分析并... 由于频繁的显存访问,图神经网络GNN在GPU上运行时往往资源利用率较低。现有的推理框架由于没有考虑GNN输入的不规则性,直接适用到GNN进行推理任务共置时可能会超出显存容量导致任务失败。对于GNN推理任务,需要根据其输入特点预先分析并发任务的显存占用情况,以确保并发任务在GPU上的成功共置。此外,多租户场景提交的推理任务亟需灵活的调度策略,以满足并发推理任务的服务质量要求。为了解决上述问题,提出了GNNSched,其在GPU上高效管理GNN推理任务的共置运行。具体来说,GNNSched将并发推理任务组织为队列,并在算子粒度上根据成本函数估算每个任务的显存占用情况。GNNSched实现了多种调度策略来生成任务组,这些任务组被迭代地提交到GPU并发执行。实验结果表明,GNNSched能够满足并发GNN推理任务的服务质量并降低推理任务的响应时延。 展开更多
关键词 图神经网络 图形处理器 推理框架 任务调度 估计模型
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Deep hybrid: Multi-graph neural network collaboration for hyperspectral image classification 被引量:4
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作者 Ding Yao Zhang Zhi-li +4 位作者 Zhao Xiao-feng Cai Wei He Fang Cai Yao-ming Wei-Wei Cai 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期164-176,共13页
With limited number of labeled samples,hyperspectral image(HSI)classification is a difficult Problem in current research.The graph neural network(GNN)has emerged as an approach to semi-supervised classification,and th... With limited number of labeled samples,hyperspectral image(HSI)classification is a difficult Problem in current research.The graph neural network(GNN)has emerged as an approach to semi-supervised classification,and the application of GNN to hyperspectral images has attracted much attention.However,in the existing GNN-based methods a single graph neural network or graph filter is mainly used to extract HSI features,which does not take full advantage of various graph neural networks(graph filters).Moreover,the traditional GNNs have the problem of oversmoothing.To alleviate these shortcomings,we introduce a deep hybrid multi-graph neural network(DHMG),where two different graph filters,i.e.,the spectral filter and the autoregressive moving average(ARMA)filter,are utilized in two branches.The former can well extract the spectral features of the nodes,and the latter has a good suppression effect on graph noise.The network realizes information interaction between the two branches and takes good advantage of different graph filters.In addition,to address the problem of oversmoothing,a dense network is proposed,where the local graph features are preserved.The dense structure satisfies the needs of different classification targets presenting different features.Finally,we introduce a GraphSAGEbased network to refine the graph features produced by the deep hybrid network.Extensive experiments on three public HSI datasets strongly demonstrate that the DHMG dramatically outperforms the state-ofthe-art models. 展开更多
关键词 graph neural network Hyperspectral image classification Deep hybrid network
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GraphMLP-Mixer:基于图-多层感知机架构的高效多行为序列推荐方法 被引量:2
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作者 卢晓凯 封军 +2 位作者 韩永强 王皓 陈恩红 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1917-1929,共13页
在多行为序列推荐领域,图神经网络(GNNs)虽被广泛应用,但存在局限性,如对序列间协同信号建模不足和处理长距离依赖性等问题.针对这些问题,提出了一种新的解决框架GraphMLP-Mixer.该框架首先构造全局物品图来增强模型对序列间协同信号的... 在多行为序列推荐领域,图神经网络(GNNs)虽被广泛应用,但存在局限性,如对序列间协同信号建模不足和处理长距离依赖性等问题.针对这些问题,提出了一种新的解决框架GraphMLP-Mixer.该框架首先构造全局物品图来增强模型对序列间协同信号的建模,然后将感知机-混合器架构与图神经网络结合,得到图-感知机混合器模型对用户兴趣进行充分挖掘.GraphMLP-Mixer具有2个显著优势:一是能够有效捕捉用户行为的全局依赖性,同时减轻信息过压缩问题;二是其时间与空间效率显著提高,其复杂度与用户交互行为的数量成线性关系,优于现有基于GNN多行为序列推荐模型.在3个真实的公开数据集上进行实验,大量的实验结果验证了GraphMLP-Mixer在处理多行为序列推荐问题时的有效性和高效性. 展开更多
关键词 多行为建模 序列推荐 图神经网络 MLP架构 全局物品图
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Graph Transformers研究进展综述 被引量:1
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作者 周诚辰 于千城 +2 位作者 张丽丝 胡智勇 赵明智 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第14期37-49,共13页
随着图结构数据在各种实际场景中的广泛应用,对其进行有效建模和处理的需求日益增加。Graph Transformers(GTs)作为一类使用Transformers处理图数据的模型,能够有效缓解传统图神经网络(GNN)中存在的过平滑和过挤压等问题,因此可以学习... 随着图结构数据在各种实际场景中的广泛应用,对其进行有效建模和处理的需求日益增加。Graph Transformers(GTs)作为一类使用Transformers处理图数据的模型,能够有效缓解传统图神经网络(GNN)中存在的过平滑和过挤压等问题,因此可以学习到更好的特征表示。根据对近年来GTs相关文献的研究,将现有的模型架构分为两类:第一类通过绝对编码和相对编码向Transformers中加入图的位置和结构信息,以增强Transformers对图结构数据的理解和处理能力;第二类根据不同的方式(串行、交替、并行)将GNN与Transformers进行结合,以充分利用两者的优势。介绍了GTs在信息安全、药物发现和知识图谱等领域的应用,对比总结了不同用途的模型及其优缺点。最后,从可扩展性、复杂图、更好的结合方式等方面分析了GTs未来研究面临的挑战。 展开更多
关键词 graph Transformers(GTs) 图神经网络 图表示学习 异构图
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Graph4Cache:一种用于缓存预取的图神经网络模型
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作者 尚晶 武智晖 +1 位作者 肖智文 张逸飞 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1945-1956,共12页
大多数计算系统利用缓存来减少数据访问时间,加快数据处理并平衡服务负载.缓存管理的关键在于确定即将被加载到缓存中或从缓存中丢弃的合适数据,以及进行缓存置换的合适时机,这对于提高缓存命中率至关重要.现有的缓存方案面临2个问题:... 大多数计算系统利用缓存来减少数据访问时间,加快数据处理并平衡服务负载.缓存管理的关键在于确定即将被加载到缓存中或从缓存中丢弃的合适数据,以及进行缓存置换的合适时机,这对于提高缓存命中率至关重要.现有的缓存方案面临2个问题:在实时的、在线的缓存场景下难以洞察用户访问数据的热度信息,以及忽略了数据访问序列之间复杂的高阶信息.提出了一个基于GNN的缓存预取网络Graph4Cache.通过将单个访问序列建模为有向图(ASGraph),并引入虚拟节点聚合图中所有节点的信息和表示整个序列.然后由ASGraph的虚拟节点构造一个跨序列无向图(CSGraph)来学习跨序列特征,这极大地丰富了单个序列中有限的数据项转换模式.通过融合这2种图结构的信息,学习到了序列之间的高阶关联信息,并获取了丰富的用户意图.在多个公共数据集上的实验结果证明了该方法的有效性.Graph4Cache在P@20和MRR@20上均优于现有的缓存预测算法. 展开更多
关键词 图神经网络 缓存预取 访问序列图 跨序列图 缓存预测
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图联邦学习:问题、方法与挑战 被引量:1
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作者 王鑫 熊书博 孙凌云 《计算机科学》 北大核心 2025年第1期362-373,共12页
图作为一种高效、灵活、通用的数据结构,在多个学科领域得到了广泛应用。近年来,基于图的深度学习算法不断涌现,并在社交网络、生物信息学、推荐系统等领域取得显著成效。尽管公开的图数据量在增加,但高质量的数据往往分散在不同的数据... 图作为一种高效、灵活、通用的数据结构,在多个学科领域得到了广泛应用。近年来,基于图的深度学习算法不断涌现,并在社交网络、生物信息学、推荐系统等领域取得显著成效。尽管公开的图数据量在增加,但高质量的数据往往分散在不同的数据所有者手中。随着社会对数据隐私保护要求的提高,现有的图学习算法面临着许多挑战。图联邦学习作为一种有效的解决方案应运而生。文中系统回顾了图联邦学习领域近五年的研究进展,将该领域的核心问题划分为3个部分,并在结构上进行了垂直整合,在关系上进行了递进阐述,包括:1)原始图数据差异导致的结构异构性;2)图联邦特性导致的模型聚合问题;3)模型整体调优方面的挑战。针对每个问题,详细分析了代表性工作及其优缺点,并总结了图联邦学习领域的典型应用和未来挑战。 展开更多
关键词 联邦学习 图神经网络 图联邦学习 隐私计算
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基于自适应增强的多视图对比推荐算法 被引量:1
9
作者 姚迅 王海鹏 +1 位作者 胡新荣 杨捷 《计算机工程》 北大核心 2025年第5期103-113,共11页
近年来,基于神经网络架构的推荐系统取得了显著成功,但在处理富含流行偏见和交互噪声的数据时,未能达到期望的效果。对比学习作为一种从无标记数据中学习的新兴技术备受关注,为解决这一问题提供了潜在方案。提出一种端到端的图对比推荐... 近年来,基于神经网络架构的推荐系统取得了显著成功,但在处理富含流行偏见和交互噪声的数据时,未能达到期望的效果。对比学习作为一种从无标记数据中学习的新兴技术备受关注,为解决这一问题提供了潜在方案。提出一种端到端的图对比推荐算法AMV-CL。首先,基于节点的潜在表征构建用户-项目交互图的互补图;其次,引入自适应增强技术,分别从节点和边缘角度生成多视图数据,并通过重参数化网络调整图结构;最后,规范化对比损失中锚节点的正样本来源,同时利用多视图对比损失来学习用户/项目的潜在表征。在公共数据集上的实验结果显示,相较于最优基准方法SimGCL,AMV-CL在评价指标Recall@20和NDCG@20上的提升最高可达到12.03%和12.64%,表明所提方法能够有效提升推荐性能。 展开更多
关键词 图神经网络 推荐系统 多视图 对比学习 自适应增强
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基于双注意力图神经网络的链路预测 被引量:1
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作者 杨真真 林泽龙 杨永鹏 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期106-114,共9页
链路预测是在图结构中预测未知或潜在的边,对挖掘图中的隐含信息、补全图中的缺失数据和发现图中的新知识都具有重要意义。图神经网络(Graph Neural Network,GNN)已被广泛应用于链路预测,然而,现有基于GNN的链路预测方法存在一些问题:(1... 链路预测是在图结构中预测未知或潜在的边,对挖掘图中的隐含信息、补全图中的缺失数据和发现图中的新知识都具有重要意义。图神经网络(Graph Neural Network,GNN)已被广泛应用于链路预测,然而,现有基于GNN的链路预测方法存在一些问题:(1)大多数基于GNN的方法往往容易忽略为链路预测提供额外帮助的边信息的重要性;(2)大多数基于GNN的方法都仅捕获表示图的邻居节点间相似性的低频信息,忽略了表示邻居节点间差异性的高频信息;(3)大多数基于GNN的方法都未考虑输入特征矩阵的节点维度和特征维度两个维度,只关注其中一个维度。针对这些问题,提出了一种基于双注意力图神经网络(Dual Attention Graph Neural Network,DAGNN)的链路预测方法,该方法包含两条路径,以不同的角度更新节点表示。其中一条是基于图神经网络的路径,采用含边信息的频率自适应图注意力网络(Frequency Adaptive Graph Attention Network with Edge Information,FAGAT⁃EI)作为基础模型,有效地利用边信息增强节点之间的关系,并利用频率自适应机制平衡高低频率邻居信息的权重,从而缓解GNN的过度平滑问题;另一条是基于通道注意力网络的路径,提出了一种新的压缩-激励通道注意力模块(Squeeze and Excitation⁃Channel At⁃tention Module,SE⁃CAM)作为基础模型,充分考虑输入特征矩阵的节点维度和特征维度,并自动学习和调整每个节点的不同特征权重,从而得到更有意义的节点表示。最后在两个基准数据集上进行了实验,实验结果表明,提出的链路预测方法在Last⁃FM和Book⁃Crossing两个数据集上的AUC和ACC指标均优于其他基线模型,展现出了卓越的链路预测性能。 展开更多
关键词 链路预测 图神经网络 注意力机制 压缩-激励模块 频率自适应
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基于改进GraphSAGE算法的浏览器指纹追踪
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作者 楚小茜 张建辉 +1 位作者 张德升 苏珲 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第6期409-415,共7页
当前Web追踪领域主要使用浏览器指纹对用户进行追踪。针对浏览器指纹追踪技术存在指纹随时间动态变化、不易长期追踪等问题,提出一种关注节点和边缘特征的改进图采样聚合算法(An Improved Graph SAmple and AGgregatE with Both Node an... 当前Web追踪领域主要使用浏览器指纹对用户进行追踪。针对浏览器指纹追踪技术存在指纹随时间动态变化、不易长期追踪等问题,提出一种关注节点和边缘特征的改进图采样聚合算法(An Improved Graph SAmple and AGgregatE with Both Node and Edge Features,NE-GraphSAGE)用于浏览器指纹追踪。首先以浏览器指纹为节点、指纹之间特征相似度为边构建图数据。其次对图神经网络中的GraphSAGE算法进行改进使其不仅能关注节点特征,而且能捕获边缘信息并对边缘分类,从而识别指纹。最后将NE-GraphSAGE算法与Eckersley算法、FPStalker算法和LSTM算法进行对比,验证NE-GraphSAGE算法的识别效果。实验结果表明,NE-GraphSAGE算法在准确率和追踪时长上均有不同程度的提升,最大追踪时长可达80天,相比其他3种算法性能更优,验证了NE-GraphSAGE算法对浏览器指纹长期追踪的能力。 展开更多
关键词 浏览器指纹 图神经网络 graphSAGE算法 用户追踪 边缘分类
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基于多域图神经网络的疾病预测模型 被引量:2
12
作者 罗熹 刘洋 安莹 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期124-134,共11页
电子病历数据类型多样以及时序不规则,现有的基于深度学习的方法在特征学习的过程中大多无法同时兼顾对不同类型临床数据间静态关联和就诊记录间动态时序依赖的有效捕获.针对该问题,本文提出了一种基于多域图神经网络的疾病预测模型.该... 电子病历数据类型多样以及时序不规则,现有的基于深度学习的方法在特征学习的过程中大多无法同时兼顾对不同类型临床数据间静态关联和就诊记录间动态时序依赖的有效捕获.针对该问题,本文提出了一种基于多域图神经网络的疾病预测模型.该方法首先利用一个结合编码级注意力和时间感知LSTM的时序特征学习模块获得患者每次就诊的初始特征表示.然后,根据就诊序列中不同就诊间的相关性和时间间隔信息分别构建了一个就诊亲和图和一个就诊时序图,并通过图卷积神经网络从图中挖掘就诊记录间的静态语义关联和动态时序依赖.最后,利用一个基于自注意力机制的多域特征融合模块将时序特征和语义关联特征结合起来得到最终的患者融合特征表示,用于患者未来的疾病预测.在两个真实临床数据集上的实验结果表明,本文方法超过其他现有的方法获得了更高的预测准确性. 展开更多
关键词 电子病历 疾病预测 图神经网络 注意力机制
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基于通道自注意图卷积网络的运动想象脑电分类实验 被引量:1
13
作者 孟明 张帅斌 +2 位作者 高云园 佘青山 范影乐 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第2期73-80,共8页
该文将运动想象脑电分类任务设计成应用型教学实验。针对传统图卷积网络(graph convolutional neural networks,GCN)无法建模脑电通道间动态关系问题,提出一种融合通道注意机制的多层图卷积网络模型(channel self-attention multilayer ... 该文将运动想象脑电分类任务设计成应用型教学实验。针对传统图卷积网络(graph convolutional neural networks,GCN)无法建模脑电通道间动态关系问题,提出一种融合通道注意机制的多层图卷积网络模型(channel self-attention multilayer GCN,CAMGCN)。首先,CAMGCN计算脑电信号各个通道间的皮尔逊相关系数进行图建模,并通过通道位置编码模块学习通道间关系。然后将得到的时域和频域特征分量通过通道自注意图嵌入模块进行图嵌入,得到图数据。最后通过多级GCN模块提取并融合多层次拓扑信息,得出分类结果。CAMGCN深化了模型在自适应学习通道间动态关系的能力,并在结构方面提高了自注意机制与图数据的适配性。该模型在BCI Competition-Ⅳ2a数据集上的准确率达到83.8%,能够有效实现对运动想象任务的分类。该实验有助于增进学生对于深度学习和脑机接口的理解,培养创新思维,提高科研素质。 展开更多
关键词 脑机接口 脑电图 图卷积网络 注意力机制
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多域时空层次图神经网络的空气质量预测 被引量:3
14
作者 马汉达 吴亚东 《计算机应用》 北大核心 2025年第2期444-452,共9页
在协同融合气象、空间和时间三大信息的时空混合模型中,时间变化建模通常在一维空间中完成。针对一维序列局限于滑动窗口和缺乏对多尺度特征的灵活提取的问题,提出一种多域时空层次图神经网络(MST-HGNN)模型。首先,构建城市全局尺度和... 在协同融合气象、空间和时间三大信息的时空混合模型中,时间变化建模通常在一维空间中完成。针对一维序列局限于滑动窗口和缺乏对多尺度特征的灵活提取的问题,提出一种多域时空层次图神经网络(MST-HGNN)模型。首先,构建城市全局尺度和站点局部尺度的两级层次图,从而进行空间关系学习;其次,将一维空气质量序列转换为一组基于多个周期的二维张量,并在二维空间上通过多尺度卷积进行周期解耦以捕获频域特征;同时,在一维空间中利用长短期记忆(LSTM)网络拟合时域特征;最后,为避免聚合冗余信息,设计一种门控机制融合模块用于频域和时域特征的多域特征融合。在Urban-Air数据集和长三角城市群数据集上的实验结果表明,相较于多视图多任务时空图卷积网络模型(M2),所提模型在预测第1 h、3 h、6 h、12 h空气质量的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)均低于对比模型。可见,MST-HGNN能在频域上解耦复杂时间模式,利用频域信息弥补时域特征建模的局限性,并结合时域信息更全面地预测空气质量变化。 展开更多
关键词 空气质量预测 多域特征融合 时空特征 周期解耦 门控机制融合 图神经网络
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车联网边缘计算环境下基于流量预测的高效任务卸载策略研究 被引量:1
15
作者 许小龙 杨威 +4 位作者 杨辰翊 程勇 齐连永 项昊龙 窦万春 《电子学报》 北大核心 2025年第2期329-343,共15页
车联网(Internet of Vehicles,IoV)边缘计算通过将移动边缘计算和车联网相结合,实现了车辆计算任务从云服务器向边缘服务器的下沉,从而有效降低了车联网服务的响应时延.然而,车联网中不规则的交通流时空分布会导致边缘服务器计算负载不... 车联网(Internet of Vehicles,IoV)边缘计算通过将移动边缘计算和车联网相结合,实现了车辆计算任务从云服务器向边缘服务器的下沉,从而有效降低了车联网服务的响应时延.然而,车联网中不规则的交通流时空分布会导致边缘服务器计算负载不均衡,进而影响车联网服务的实时响应.为此,本文提出了一种车联网边缘计算环境下基于流量预测的高效任务卸载策略.具体而言,首先设计了能充分挖掘路段间连通性和距离信息的切比雪夫图加权网络(Chebyshev graph Weighted Network,ChebWN)进行交通流量预测.然后,设计了一种基于深度强化学习的二元任务卸载方法(DRL-based Binary task Offloading Algorithm,DBOA),该算法将二元任务卸载的决策过程分为两个阶段,即首先通过深度强化学习得到卸载策略,再通过一维双端查找算法确定最大化总计算速率的时间片分配方案,降低了决策过程的复杂度.最后,通过大量的对比实验验证了ChebWN在预测交通流量方面的准确性,以及DBOA在提升车联网服务响应速度方面的优越性. 展开更多
关键词 移动边缘计算 深度强化学习 车联网 图神经网络(GNN) 任务卸载
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基于Bert+GCN多模态数据融合的药物分子属性预测 被引量:1
16
作者 闫效莺 靳艳春 +1 位作者 冯月华 张绍武 《生物化学与生物物理进展》 北大核心 2025年第3期783-794,共12页
目的药物研发成本高、周期长且成功率低。准确预测分子属性对有效筛选药物候选物、优化分子结构具有重要意义。基于特征工程的传统分子属性预测方法需研究人员具备深厚的学科背景和广泛的专业知识。随着人工智能技术的不断成熟,涌现出... 目的药物研发成本高、周期长且成功率低。准确预测分子属性对有效筛选药物候选物、优化分子结构具有重要意义。基于特征工程的传统分子属性预测方法需研究人员具备深厚的学科背景和广泛的专业知识。随着人工智能技术的不断成熟,涌现出大量优于传统特征工程方法的分子属性预测算法。然而这些算法模型仍然存在标记数据稀缺、泛化性能差等问题。鉴于此,本文提出一种基于Bert+GCN的多模态数据融合的分子属性预测算法(命名为BGMF),旨在整合药物分子的多模态数据,并充分利用大量无标记药物分子训练模型学习药物分子的有用信息。方法本文提出了BGMF算法,该算法根据药物SMILES表达式分别提取了原子序列、分子指纹序列和分子图数据,采用预训练模型Bert和图卷积神经网络GCN结合的方式进行特征学习,在挖掘药物分子中“单词”全局特征的同时,融合了分子图的局部拓扑特征,从而更充分利用分子全局-局部上下文语义关系,之后,通过对原子序列和分子指纹序列的双解码器设计加强分子特征表达。结果5个数据集共43个分子属性预测任务上,BGMF方法的AUC值均优于现有其他方法。此外,本文还构建独立测试数据集验证了模型具有良好的泛化性能。对生成的分子指纹表征(molecular fingerprint representation)进行t-SNE可视化分析,证明了BGMF模型可成功捕获不同分子指纹的内在结构与特征。结论通过图卷积神经网络与Bert模型相结合,BGMF将分子图数据整合到分子指纹恢复和掩蔽原子恢复的任务中,可以有效地捕捉分子指纹的内在结构和特征,进而高效预测药物分子属性。 展开更多
关键词 Bert预训练 注意力机制 分子指纹 分子属性预测 图卷积神经网络
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深度时空混合图卷积的城市交通预测模型 被引量:1
17
作者 郭海锋 许宏伟 周子盛 《小型微型计算机系统》 北大核心 2025年第1期97-103,共7页
由于交通网络复杂的时空相关性和交通数据的非线性,给交通预测带来了很大的挑战.现有的方法主要关注路网的时空特征,分别对时间相关性和空间相关性进行建模来模拟时空依赖关系.随着城市道路网络的进一步扩大,导致模型对路网空间特征的... 由于交通网络复杂的时空相关性和交通数据的非线性,给交通预测带来了很大的挑战.现有的方法主要关注路网的时空特征,分别对时间相关性和空间相关性进行建模来模拟时空依赖关系.随着城市道路网络的进一步扩大,导致模型对路网空间特征的挖掘能力不足.此外,交通运行状态受到外部环境因素的干扰,交通流在路段传递效应的影响下会出现较大波动.为解决上述问题,提出深度时空混合图卷积模型,利用图卷积网络和图注意力网络的残差连接分别汇聚路网全局和局部信息,扩展图卷积的感受野范围,从而增强路网空间特征的提取能力.受Transformer在长序列预测上的启发,同时为减少计算复杂度,通过引入Informer模型来处理路网数据潜在的时间依赖性,实现对交通流参数的长期预测能力,并对城市天气和POI(医院,学校,商场)等外部因素进行编码来增强路网信息的属性.为验证所提出模型的性能,在真实数据集上开展实验,对模型进行准确性和可行性分析.实验结果表明,深度时空混合图卷积模型预测精度最高达到75.1%,较Transformer和Informer分别提升了2.5%和2.3%,在不同预测范围下都超过了其他基线模型,具有长期的交通预测能力. 展开更多
关键词 交通预测 时空依赖 道路网络 图神经网络 长期预测
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基于多视图多尺度对比学习的图协同过滤
18
作者 党伟超 温鑫瑜 +1 位作者 高改梅 刘春霞 《计算机应用》 北大核心 2025年第4期1061-1068,共8页
针对图协同过滤推荐方法存在的单一视图局限性和数据稀疏性问题,提出一种基于多视图多尺度对比学习的图协同过滤(MVMSCL)模型。首先,根据用户-项目交互构建初始交互图,并考虑用户-项目中存在的多种潜在意图,以构建多意图分解视图;其次,... 针对图协同过滤推荐方法存在的单一视图局限性和数据稀疏性问题,提出一种基于多视图多尺度对比学习的图协同过滤(MVMSCL)模型。首先,根据用户-项目交互构建初始交互图,并考虑用户-项目中存在的多种潜在意图,以构建多意图分解视图;其次,利用高阶关系改进邻接矩阵,以构建协同邻居视图;再次,去除不重要的噪声交互,以构建自适应增强的初始交互图和多意图分解视图;最后,引入局部、跨层和全局3种尺度的对比学习范式生成自监督信号,从而提高推荐性能。在Gowalla、Amazon-book和Tmall 3个公共数据集上的实验结果表明,MVMSCL的推荐性能均优于对比模型。与最优基线模型DCCF(Disentangled Contrastive Collaborative Filtering framework)相比,MVMSCL的召回率Recall@20分别提升了5.7%、14.5%和10.0%,归一化折损累计增益NDCG@20分别提升了4.6%、17.9%和11.5%。 展开更多
关键词 推荐系统 协同过滤 图神经网络 多视图 对比学习
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大数据赋能的多任务旅游信息分析框架 被引量:1
19
作者 杨光辉 李源彬 杨红兵 《无线电通信技术》 北大核心 2025年第1期187-195,共9页
以旅游大数据为基础,考虑长时间范围内的滞后效应以及不同搜索强度指数(Search Intensity Index,SII)之间的多任务影响,提出一种基于大数据的多任务旅游信息分析(Multi-tasking Tourism Information Analysis Based on Big Data,MTIABD... 以旅游大数据为基础,考虑长时间范围内的滞后效应以及不同搜索强度指数(Search Intensity Index,SII)之间的多任务影响,提出一种基于大数据的多任务旅游信息分析(Multi-tasking Tourism Information Analysis Based on Big Data,MTIABD)框架。使用融合信息重排序技术预测旅游需求,具体根据图引导结构模拟历史变量对未来变量的滞后影响。每个变量通过时间维度上的卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)进行独立编码,利用二分图动态建模滞后效应,通过图聚合进行挖掘,实现对旅游需求的精准预测。基于上述技术,构建旅游需求预测系统,旅游者能够根据需求检索不同景点的信息。在真实数据集上进行大量实验,结果表明所提出的MTIABD框架在一步和多步预测方面均优于现有方法。在平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)指标下,相较于基于实例的多变量时间序列图预测框架(Instance-wise Graph-rased Framework for Multivariate Time Series Forecasting,IGMTF),MTIABD在HK-2021数据集上的性能提高了16.75%,在MO-2021数据集上的性能提高了19.79%。 展开更多
关键词 大数据 多任务 图神经网络 滞后效应
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面向领域知识图谱的实体关系抽取模型仿真 被引量:1
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作者 何山 肖晰 张嘉玲 《吉林大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第2期465-471,共7页
针对目前领域知识图谱实体关系抽取效果不佳的问题,提出一种面向领域知识图谱的实体关系抽取模型研究方法.先建立由编解码模块、实体识别模块和实体关系抽取模块组成的实体关系抽取模型,在实体关系抽取模型中,通过双向长短期记忆神经网... 针对目前领域知识图谱实体关系抽取效果不佳的问题,提出一种面向领域知识图谱的实体关系抽取模型研究方法.先建立由编解码模块、实体识别模块和实体关系抽取模块组成的实体关系抽取模型,在实体关系抽取模型中,通过双向长短期记忆神经网络对文本句子进行编码处理,将编码后文本句子特征表示向量输入至基于深度神经网络的实体识别模块中进行文本句子的实体识别,并将识别结果输入至基于卷积神经网络的实体关系抽取模块中进行实体关系抽取,然后将实体关系抽取获取的实体关系三元组输入至编解码模块中进行解码操作,实现最终的面向领域知识图谱的实体关系抽取.实验结果表明,该方法的实体关系抽取效果和整体应用效果较好. 展开更多
关键词 知识图谱 实体关系抽取 实体识别 卷积神经网络
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