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GRD:基于GNN和扩散模型的多变量时序数据异常检测算法
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作者 邸钦渤 陈劭力 时良仁 《计算机工程》 北大核心 2025年第11期35-44,共10页
随着多变量时序数据在各行业中的广泛应用,开发有效的异常检测方法对于保障系统的稳定运行和安全性变得极为关键,由于多变量时序数据内在的复杂性和动态变化特性,对异常检测算法提出了更高的要求。针对现有异常检测方法在处理含有复杂... 随着多变量时序数据在各行业中的广泛应用,开发有效的异常检测方法对于保障系统的稳定运行和安全性变得极为关键,由于多变量时序数据内在的复杂性和动态变化特性,对异常检测算法提出了更高的要求。针对现有异常检测方法在处理含有复杂变量关系的高维数据时存在效率不足的问题,提出一种基于图神经网络(GNN)与扩散模型的多变量时序数据异常检测算法GRD。通过节点嵌入和图结构学习,GRD算法能有效地捕捉和表示变量间的复杂关系,并通过门控循环单元(GRU)和去噪扩散概率模型(DDPM)进一步提取特征,实现了对异常数据的高精度检测。在以往的实验评估中,大多数算法在评分前会采用点调整(PA)评估协议,该协议会严重高估算法的检测能力。为了更准确地评估算法性能,采用新的评估协议和评价指标。实验结果表明,GRD算法在3个公开数据集上的F1@k指标分别是0.7414、0.8017、0.7671,性能优于现有方法。特别是在高维数据处理方面,GRD算法展现出显著优势,证明了其在现实场景的异常检测应用中的实用性和鲁棒性。 展开更多
关键词 多变量时序数据 异常检测 图神经网络 扩散模型 评估协议
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RCGNN:图注入攻击下的图神经网络鲁棒性认证方法
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作者 王煜恒 刘强 伍晓洁 《计算机工程与科学》 北大核心 2025年第3期434-447,共14页
近些年来,图神经网络GNN被广泛应用于异常检测、推荐系统和生物医药等领域。尽管GNN在特定任务中表现出优异的性能,但许多研究表明,GNN容易受到对抗性扰动的影响。为了缓解GNN面对对抗样本时暴露出的脆弱性问题,部分研究人员针对图修改... 近些年来,图神经网络GNN被广泛应用于异常检测、推荐系统和生物医药等领域。尽管GNN在特定任务中表现出优异的性能,但许多研究表明,GNN容易受到对抗性扰动的影响。为了缓解GNN面对对抗样本时暴露出的脆弱性问题,部分研究人员针对图修改攻击提出了鲁棒性认证防御技术,旨在提升GNN模型在该场景下抵御恶意扰动的能力。然而,在图注入攻击GIA场景下关于节点分类模型的鲁棒性分析仍未被广泛探索。面对上述挑战,扩展了稀疏感知随机平滑机制并设计了一种GIA场景下基于随机平滑的鲁棒性认证方法RCGNN。为了使得噪声扰动空间符合GIA攻击行为,预注入恶意节点并将扰动限制在恶意节点附近,同时对噪声扰动函数进行了改进,以提升认证比例和扩大最大认证半径。在真实数据集上的对比实验表明,RCGNN能够实现GIA场景下节点分类任务的鲁棒性认证,相较于稀疏感知随机平滑机制在认证比例和最大认证半径方面获得了更佳的认证性能。 展开更多
关键词 图神经网络 节点分类 随机平滑 图注入攻击 鲁棒性认证
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TaGNN:基于趋势感知图神经网络的耦合噪声水质预测
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作者 孙建明 徐宇扬 +4 位作者 仝硕 应豪超 张啸 庄福振 吴健 《软件学报》 北大核心 2025年第11期5227-5240,共14页
未来水质预测任务根据各个观测节点的历史水质数据及相应的拓扑位置关系,预测未来水质变化情况,是图神经网络辅助环境保护的重要任务之一.然而,采集数据的数值和节点间的拓扑结构均存在噪声,且噪声存在耦合现象.同时,污染物流向的不同... 未来水质预测任务根据各个观测节点的历史水质数据及相应的拓扑位置关系,预测未来水质变化情况,是图神经网络辅助环境保护的重要任务之一.然而,采集数据的数值和节点间的拓扑结构均存在噪声,且噪声存在耦合现象.同时,污染物流向的不同导致数值噪声与结构噪声的耦合现象更为复杂难以解耦.因此,提出了一种基于趋势感知图神经网络的耦合噪声水质预测方法:1)利用历史水质数据趋势特征,挖掘原始水质数据指标的局部相互关系,构建多种潜在的水系拓扑结构,分离结构噪声;2)利用构建的邻接矩阵与原始数据挖掘时空特征,分离数值噪声.最终,根据潜在结构构建前后图网络节点表征一致性聚合水质预测结果.实验结果表明,所提方法在真实数据集上比当前最优方法表现更好,且给出的水系潜在拓扑结构符合真实情况.代码和数据可在GitHub上访问:https://github.com/aTongs1/TaGNN. 展开更多
关键词 水质预测 图神经网络 时空数据 结构噪声 图噪声学习
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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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基于强化联邦GNN的个性化公共安全突发事件检测 被引量:3
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作者 管泽礼 杜军平 +3 位作者 薛哲 王沛文 潘圳辉 王晓阳 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1774-1789,共16页
近年来,将公共安全数据转换为图的形式,通过图神经网络(GNN)构造节点表示应用于下游任务的方法,充分利用了公共安全数据的实体与关联信息,取得了较好的效果.为了提高模型的有效性,需要大量的高质量数据,但是高质量的数据通常归属于政府... 近年来,将公共安全数据转换为图的形式,通过图神经网络(GNN)构造节点表示应用于下游任务的方法,充分利用了公共安全数据的实体与关联信息,取得了较好的效果.为了提高模型的有效性,需要大量的高质量数据,但是高质量的数据通常归属于政府、公司和组织,很难通过数据集中的方式使模型学习到有效的事件检测模型.由于各数据拥有方的关注主题与收集时间不同,数据之间存在Non-IID的问题.传统的假设一个全局模型可以适合所有客户端的方法难以解决此类问题.提出了基于强化联邦图神经网络的个性化公共安全突发事件检测方法PPSED,各客户端采用多方协作的方式训练个性化的模型来解决本地的突发事件检测任务.设计了联邦公共安全突发事件检测模型的本地训练与梯度量化模块,采用基于图采样的minibatch机制的GraphSage构造公共安全突发事件检测本地模型,以减小数据Non-IID的影响,采用梯度量化方法减小梯度通信的消耗.设计了基于随机图嵌入的客户端状态感知模块,在保护隐私的同时,更好地保留客户端模型有价值的梯度信息.设计了强化联邦图神经网络的个性化梯度聚合与量化策略,采用DDPG拟合个性化联邦学习梯度聚合加权策略,并根据权重决定是否对梯度进行量化,对模型的性能与通信压力进行平衡.通过在微博平台收集的公共安全数据集和3个公开的图数据集进行了大量的实验,实验结果表明了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 联邦学习 图神经网络(gnn) 公共安全 突发事件检测
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基于双注意力图神经网络的链路预测 被引量:2
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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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基于图神经网络模型校准的成员推理攻击 被引量:2
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作者 谢丽霞 史镜琛 +2 位作者 杨宏宇 胡泽 成翔 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第3期780-791,共12页
针对图神经网络(GNN)模型在其预测中常处于欠自信状态,导致该状态下实施成员推理攻击难度大且攻击漏报率高的问题,该文提出一种基于GNN模型校准的成员推理攻击方法。首先,设计一种基于因果推断的GNN模型校准方法,通过基于注意力机制的... 针对图神经网络(GNN)模型在其预测中常处于欠自信状态,导致该状态下实施成员推理攻击难度大且攻击漏报率高的问题,该文提出一种基于GNN模型校准的成员推理攻击方法。首先,设计一种基于因果推断的GNN模型校准方法,通过基于注意力机制的因果图提取、因果图与非因果图解耦、后门路径调整策略和因果关联图生成过程,构建用于训练GNN模型的因果关联图。其次,使用与目标因果关联图在相同数据分布下的影子因果关联图构建影子GNN模型,模拟目标GNN模型的预测行为。最后,使用影子GNN模型的后验概率构建攻击数据集以训练攻击模型,根据目标GNN模型对目标节点的后验概率输出推断其是否属于目标GNN模型的训练数据。在4个数据集上的实验结果表明,该文方法在2种攻击模式下面对不同架构的GNN模型进行攻击时,攻击准确率最高为92.6%,性能指标优于基线攻击方法,可有效地实施成员推理攻击。 展开更多
关键词 图神经网络 成员推理攻击 模型校准 因果推断 隐私风险
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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
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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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多域时空层次图神经网络的空气质量预测 被引量:4
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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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隐式关系增强的图神经网络推荐算法 被引量:1
10
作者 熊中敏 张军 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第5期1338-1344,共7页
在推荐任务中用户社交网络信息和用户-项目交互信息可以用来提高推荐性能。但现有的社交推荐算法往往仅使用初始的社交图与交互图,未充分挖掘用户间以及项目间潜在的链接关系,同时没有考虑社交关系中的不可靠性。为此,提出融合隐式关系... 在推荐任务中用户社交网络信息和用户-项目交互信息可以用来提高推荐性能。但现有的社交推荐算法往往仅使用初始的社交图与交互图,未充分挖掘用户间以及项目间潜在的链接关系,同时没有考虑社交关系中的不可靠性。为此,提出融合隐式关系的图神经网络推荐算法(IREGraphRec)。首先,在多视角下挖掘实体间潜在信息来获取可靠的用户社交信息及用户项目交互信息,并将其重构为基于用户偏好的异构信息网络,运用图谱嵌入和定义多种元路径方式获得特征向量表示,同时使用注意力机制为其在信息聚合中分配不同的权重。最后,在图神经网络中进行多轮学习来获得最终的预测结果。在Epinions等三个公开的数据集上与S4Rec等传统网络模型进行对比,在MAE上降低了1.65%,在RMSE上降低了2.34%。实验结果和分析证明提出模型更具优势。 展开更多
关键词 图神经网络 社交推荐 知识图谱 元路径 注意力机制
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融合多层图与分类信息的双意图会话推荐 被引量:1
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作者 刘超 王中迪 +1 位作者 余岩化 朱军 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第4期1058-1064,共7页
针对现有会话推荐系统存在的会话间信息挖掘不够充分、会话间聚合信息冗余和辅助信息未与会话特征相结合的问题,提出融合多层图与分类信息的双意图会话推荐模型(SRIMC)。首先,根据会话序列,构建局部会话图、会话关系图和全局项目图,通... 针对现有会话推荐系统存在的会话间信息挖掘不够充分、会话间聚合信息冗余和辅助信息未与会话特征相结合的问题,提出融合多层图与分类信息的双意图会话推荐模型(SRIMC)。首先,根据会话序列,构建局部会话图、会话关系图和全局项目图,通过图神经网络(GNN)学习得到局部会话特征、会话关系特征和全局项目会话特征,并将上述特征结合获得α意图;其次,基于替换先验分布为β分布的贝叶斯分布整合分类信息与会话长度信息,获得β意图;最后,将α和β意图融合进行预测。在五个公开数据集上的实验结果表明,SRIMC的P@20提升了1.23%~51.78%,MRR@20提升了2.87%~80.87%,证明了模型利用多层会话信息与分类信息捕获用户意图的有效性。 展开更多
关键词 会话推荐 多层信息 图神经网络 分类信息 双意图
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基于多视图多尺度对比学习的图协同过滤
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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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基于协作贡献网络的开源项目开发者推荐
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作者 游兰 张雨昂 +4 位作者 刘源 陈智军 王伟 曾星 何张玮 《计算机应用》 北大核心 2025年第4期1213-1222,共10页
面向开源项目推荐开发人员对开源生态建设具有重要意义。区别于传统软件开发,开源领域的开发者、项目、组织及相互关系体现了开放式协作项目的特点,而它们蕴含的语义有助于精准推荐开源项目的开发者。因此,提出一种基于协作贡献网络(CCN... 面向开源项目推荐开发人员对开源生态建设具有重要意义。区别于传统软件开发,开源领域的开发者、项目、组织及相互关系体现了开放式协作项目的特点,而它们蕴含的语义有助于精准推荐开源项目的开发者。因此,提出一种基于协作贡献网络(CCN)的开发者推荐(DRCCN)方法。首先,利用开源软件(OSS)开发者、OSS项目、OSS组织之间的贡献关系构建CCN;其次,基于CCN构建一个3层深度的异构GraphSAGE(Graph SAmple and aggreGatE)图神经网络(GNN)模型,预测开发者节点和开源项目节点之间的链接,从而产生相应的嵌入对;最后,根据预测结果,采用K最近邻(KNN)算法完成开发者推荐。在GitHub数据集上训练和测试模型的实验结果表明,相较于序列推荐的对比学习模型CL4SRec(Contrastive Learning for Sequential Recommendation),DRCCN在精确率、召回率和F1值这3个指标上分别提升了约10.7%、2.6%和4.2%。因此,所提模型可以为开源社区项目的开发者推荐提供重要的参考依据。 展开更多
关键词 开源生态 开发者推荐 异构信息网络 图神经网络 开源软件
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基于多维注意力机制的高速公路交通流量预测方法
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作者 虞安军 励英迪 +5 位作者 杨哲懿 付崇宇 童蔚苹 余佳 刘云海 刘志远 《汽车安全与节能学报》 北大核心 2025年第3期463-469,共7页
为了实现精准的交通流量预测,提高高速公路智慧管理水平,该文构建了一种基于多维注意力机制的交通流量预测模型,并在樟吉高速公路真实交通数据集上开展对比实验,以验证模型的准确性及预测精度。模型基于图神经网络(GNN)和时间卷积网络(T... 为了实现精准的交通流量预测,提高高速公路智慧管理水平,该文构建了一种基于多维注意力机制的交通流量预测模型,并在樟吉高速公路真实交通数据集上开展对比实验,以验证模型的准确性及预测精度。模型基于图神经网络(GNN)和时间卷积网络(TCN)提取交通流空间和时间维度的特征,结合多维注意力机制挖掘时空数据中的关键信息,同时引入多任务学习架构,通过基于同方差不确定性的损失函数来平衡不同任务共同学习,以提高模型的泛化能力和鲁棒性。结果表明:该模型在测试集上的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为7.467和5.133,相较基准模型有更好的预测精度;提出的该交通流量预测方法可有效地挖掘交通流的时空特性,描述真实交通运行状态,对高速公路交通流量做出精准预测。 展开更多
关键词 交通流预测 图神经网络(gnn) 时间卷积网络(TCN) 多维注意力机制
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基于图神经网络和用户长短期偏好的会话推荐
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作者 卢官明 柯润宇 +2 位作者 卢峻禾 丁佳伟 魏金生 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期77-85,共9页
针对现有的会话推荐方法没有考虑用户长期偏好以及不同项目之间相关性的问题,提出了一种基于图神经网络和用户长短期偏好的会话推荐模型(GNN⁃LSTUP)。首先,基于所有会话构建全局会话图,通过融入相关性编码的图神经网络和注意力机制来挖... 针对现有的会话推荐方法没有考虑用户长期偏好以及不同项目之间相关性的问题,提出了一种基于图神经网络和用户长短期偏好的会话推荐模型(GNN⁃LSTUP)。首先,基于所有会话构建全局会话图,通过融入相关性编码的图神经网络和注意力机制来挖掘用户长期偏好;然后,通过构建局部会话图并利用图神经网络和注意力机制来捕捉用户短期偏好;最后,通过求和池化操作融合用户长、短期偏好,以便更准确地预测用户下一次交互行为。在Diginetica、Tmall和Nowplaying数据集上进行了实验,结果表明,提出的GNN⁃LSTUP在Diginetica数据集上取得的P@20和MRR@20分别为54.19%和18.94%,在Tmall数据集上取得的P@20和MRR@20分别为34.68%和16.96%,在Nowplaying数据集上取得的P@20和MRR@20分别为23.32%和8.62%,优于其他已有的会话推荐模型。 展开更多
关键词 会话推荐 图神经网络 用户偏好 相关性
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基于少类增强和远距离连通的不平衡节点分类
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作者 韩忠明 张舒群 +1 位作者 刘燕 杨伟杰 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第9期2683-2689,共7页
图数据在现实应用中普遍存在类不平衡分布问题,现有的生成式方法通过提出对应的生成策略来合成少类节点以增强原始类不平衡图。但这些方法主要关注数量补偿,在根据少类数量对其进行补偿时,某些节点可能会显著降低其他类的性能。为此,从... 图数据在现实应用中普遍存在类不平衡分布问题,现有的生成式方法通过提出对应的生成策略来合成少类节点以增强原始类不平衡图。但这些方法主要关注数量补偿,在根据少类数量对其进行补偿时,某些节点可能会显著降低其他类的性能。为此,从数量和拓扑两个角度来考虑少类生成方法以应对图上的不平衡问题,提出了基于少类增强和远距离连通的不平衡节点分类方法。在生成新少类节点平衡训练数据时,通过基于节点重要性的邻居采样方式来查找远距离潜在同类节点,减轻节点邻域高异类和自类标记节点连接弱带来的拓扑不平衡问题,合理增强不平衡图。在三个基准数据集上的实验结果表明,所提方法在不平衡节点分类任务中,其准确率、平衡准确率和F 1值指标均优于基线方法,并通过消融实验和应用实例分析等验证了所提方法的有效性及实用性。 展开更多
关键词 图神经网络 节点分类 少类增强 拓扑不平衡 数量不平衡
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面向有向图的特征提取与表征学习研究
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作者 谭郁松 张钰森 蹇松雷 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第3期234-241,共8页
图数据是一种用于描述不同实体之间关联关系的重要数据形式。有向图作为一种特殊形式,不仅能描述实体关联,还能明确关系的方向,提供了更精细和详实的描述。因此,有向图的特征提取和表征学习对于深入理解复杂系统具有至关重要的意义。然... 图数据是一种用于描述不同实体之间关联关系的重要数据形式。有向图作为一种特殊形式,不仅能描述实体关联,还能明确关系的方向,提供了更精细和详实的描述。因此,有向图的特征提取和表征学习对于深入理解复杂系统具有至关重要的意义。然而,现有方法在有效提取有向图的方向信息方面仍然存在挑战,主要依赖于节点的局部信息进行特征提取,难以充分利用有向边蕴含的方向信息。为解决这一问题,提出了一种名为变分有向图自编码器(variational directed graph autoencoder,VDGAE)的无监督表示学习方法。VDGAE通过关联矩阵来建模节点与边之间的关联关系,通过计算节点与边之间的亲和力,来重构输入有向图,从而实现无监督表征学习。基于此,VDGAE能够同时为输入有向图学习节点与边的表征,充分捕获有向图的结构信息和方向信息并嵌入至节点与边的表征向量中,使得有向图能够被更准确地表征。实验结果表明,相较于11个基准方法,VDGAE在5个数据集上节点分类任务均优于基准方法,提升了11.96%的预测精度,充分验证了其有效性。 展开更多
关键词 有向图 表征学习 关联矩阵 图神经网络 变分自编码器
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认知结构动态建模和遗忘显式计算的知识追踪模型
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作者 张维 罗佩华 +2 位作者 李志新 龚中伟 宋玲玲 《计算机科学与探索》 北大核心 2025年第10期2683-2696,共14页
知识追踪任务旨在根据学生历史学习记录来估计学生的知识掌握程度,其中准确建模学习和遗忘行为是精准刻画学生知识状态的关键。现有方法通常基于学生静态知识结构对学习行为进行建模,并通过拼接时间特征和交互信息的隐式方式以改进遗忘... 知识追踪任务旨在根据学生历史学习记录来估计学生的知识掌握程度,其中准确建模学习和遗忘行为是精准刻画学生知识状态的关键。现有方法通常基于学生静态知识结构对学习行为进行建模,并通过拼接时间特征和交互信息的隐式方式以改进遗忘建模。然而,学生的认知结构是随时间变化的,且隐式处理时间特征不能充分利用时间信息。为了解决上述问题,提出了一种认知结构动态建模和遗忘显式计算的知识追踪方法(CSFKT),以更好地捕获学生知识状态变化情况。该方法根据学生答题反馈,使用门控循环单元(GRU)对学生认知结构的邻接矩阵进行更新,构建动态变化的学生认知结构图;基于该认知结构图,利用图神经网络的邻域聚合策略建模知识点相互作用过程;提出一种遗忘显式计算方法,利用间隔时间和遗忘曲线公式显示计算记忆保留概率及衰减后的知识状态,再使用GRU获得当前时刻的知识状态,并预测学生正确作答的概率。在三个真实数据集上进行了大量实验,结果表明CSFKT不仅可以建模动态的认知结构也可以显式建模学生遗忘行为,而且具有优越的性能以及良好的可解释性。 展开更多
关键词 知识追踪 图神经网络(gnn) 门控循环单元(GRU) 认知结构 遗忘曲线
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面向跨域自然语言生成SQL语句的超图神经网络
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作者 郝志峰 黎阳霖 +1 位作者 许柏炎 蔡瑞初 《计算机工程》 北大核心 2025年第5期114-123,共10页
近年来,图神经网络(GNN)广泛-应用于跨域自然语言生成结构化查询语言(SQL)语句(Text-to-SQL)的编码器。基于GNN的编码过程通过捕获数据库架构和自然语言问题之间的关联信息,大幅提高生成模型在跨域SQL语句生成下的泛化性。现有的GNN方... 近年来,图神经网络(GNN)广泛-应用于跨域自然语言生成结构化查询语言(SQL)语句(Text-to-SQL)的编码器。基于GNN的编码过程通过捕获数据库架构和自然语言问题之间的关联信息,大幅提高生成模型在跨域SQL语句生成下的泛化性。现有的GNN方法在异构图结构编码学习过程中存在缺陷,以节点为中心进行数据库架构和自然语言问题的链接预测,在复杂语义场景下容易出现错配。针对这一问题,提出一种面向跨域Text-to-SQL的异构图学习框架。框架针对异构图以边为中心学习的过程提出关系边子图构建和边超图注意力网络,有效学习异构图中关系边与节点的差异化结构特征,实现复杂语义场景下SQL语句正确生成。为验证所提框架的有效性,在多个跨域Text-to-SQL数据集上进行充分实验对比。结果表明,相较于基线,该框架在F1值和完全匹配准确率(EMA)指标上均取得显著提升,且在复杂跨域场景下具有更强的泛化性。 展开更多
关键词 自然语言处理 自然语言生成SQL语句解析 深度学习 图构建 图神经网络
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基于图神经网络与元学习的小样本关系推理模型
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作者 刘文杰 陈亮 任智杰 《计算机工程》 北大核心 2025年第5期124-132,共9页
知识图谱关系推理旨在推理实体间缺失的链接,当前知识图谱关系推理模型在小样本关系推理上表现不佳,且难以对训练集中未出现的实体进行关系推理。针对以上问题,提出一种基于图神经网络(GNN)与损失权重元学习的知识图谱小样本关系归纳推... 知识图谱关系推理旨在推理实体间缺失的链接,当前知识图谱关系推理模型在小样本关系推理上表现不佳,且难以对训练集中未出现的实体进行关系推理。针对以上问题,提出一种基于图神经网络(GNN)与损失权重元学习的知识图谱小样本关系归纳推理模型。模型利用图神经网络学习目标实体间的子图模式,从而泛化到新实体的关系推理。通过路径掩码策略降低模型对特定子图模式的依赖,捕捉数据中的关键特征和模式,从而提高模型归纳推理泛化能力。基于元学习方法引入分布均衡的元数据集来学习一个自适应损失函数,调整不同样本的损失权重,使模型更关注难以预测的小样本关系,从而提高模型对小样本关系预测的准确度。最后,在归纳链接预测基准数据集FB15k-237和NELL-995中过滤掉没有子图的三元组,并进行链接预测和三元组分类任务,同时对测试集中属于小样本关系的三元组进行评价。实验结果表明,所提模型在归纳推理基准数据集上具有较好的表现,并且在7个小样本数据集上的性能比目前最优的模型平均提升1%左右。 展开更多
关键词 知识图谱 图神经网络 小样本关系预测 路径掩码 损失权重元学习
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