基于重啟隨機(jī)游走的網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)方法研究

基于重啟隨機(jī)游走的網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)方法研究基于重啟隨機(jī)游走的網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)方法研究

摘要：網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)是一種將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)映射到低維向量空間的方法，有效地捕捉了節(jié)點(diǎn)之間的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義關(guān)系。本文提出了一種基于重啟隨機(jī)游走的網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)方法，該方法通過模擬節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的隨機(jī)行走過程，利用重啟機(jī)制增加了對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)的探索，并通過隨機(jī)游走序列來學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)的表示向量。實(shí)驗(yàn)證明，該方法在節(jié)點(diǎn)分類和鏈路預(yù)測(cè)任務(wù)上比傳統(tǒng)的方法具有更好的性能。

第一章引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，人們生成了大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，如社交網(wǎng)絡(luò)、知識(shí)圖譜、蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)等。分析和挖掘這些復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)構(gòu)和關(guān)系對(duì)于推薦系統(tǒng)、社區(qū)發(fā)現(xiàn)、生物信息學(xué)等領(lǐng)域具有重要意義。網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)作為一種無監(jiān)督的學(xué)習(xí)方法，通過將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)映射到低維向量空間，可以幫助解決上述問題，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的有效分析和挖掘。

第二章相關(guān)工作

網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)方法可以分為基于鄰域的方法和基于隨機(jī)游走的方法兩大類。傳統(tǒng)的基于鄰域的方法如DeepWalk、LINE等主要基于節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系進(jìn)行表示學(xué)習(xí)，但這些方法無法處理節(jié)點(diǎn)之間的全局關(guān)系。基于隨機(jī)游走的方法如node2vec通過模擬節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的隨機(jī)游走過程，獲得更全面的節(jié)點(diǎn)信息。然而，這些方法對(duì)節(jié)點(diǎn)的采樣策略和游走策略的選擇通常是固定的，可能導(dǎo)致采樣偏差和信息不足的問題。

第三章方法介紹

本文針對(duì)當(dāng)前基于隨機(jī)游走的網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)方法存在的問題，提出了一種基于重啟隨機(jī)游走的方法。該方法中引入了重啟機(jī)制，當(dāng)節(jié)點(diǎn)返回起始節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以重新選擇初始節(jié)點(diǎn)，從而增加了對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)的探索。具體步驟如下：

1.初始化：為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)隨機(jī)的起始節(jié)點(diǎn)。

2.重啟隨機(jī)游走：開始從起始節(jié)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)游走，每一步根據(jù)概率選擇下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

3.重啟機(jī)制：當(dāng)節(jié)點(diǎn)返回起始節(jié)點(diǎn)時(shí)，重新選擇初始節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)游走。

4.游走序列生成：重啟隨機(jī)游走過程中的節(jié)點(diǎn)序列作為訓(xùn)練樣本，用于學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)的表示向量。

5.優(yōu)化目標(biāo)：通過最大化游走序列的相似性來學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)的表示向量。

第四章實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在本章中，我們對(duì)提出的基于重啟隨機(jī)游走的網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。我們選擇了兩個(gè)常用的節(jié)點(diǎn)分類和鏈路預(yù)測(cè)任務(wù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，并與傳統(tǒng)的基于鄰域的方法和基于隨機(jī)游走的方法進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的方法在性能上優(yōu)于其他方法，證明了其有效性和可行性。

第五章結(jié)論與展望

本文提出了一種基于重啟隨機(jī)游走的網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)方法，通過引入重啟機(jī)制增加了對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)的探索，并利用隨機(jī)游走序列來學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)的表示向量。實(shí)驗(yàn)證明，該方法在節(jié)點(diǎn)分類和鏈路預(yù)測(cè)任務(wù)上表現(xiàn)出更好的性能。未來的研究可以進(jìn)一步探索更合理的節(jié)點(diǎn)采樣策略和游走策略，以進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)的效果。

綜上所述，本文提出的基于重啟隨機(jī)游走的網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)方法在節(jié)點(diǎn)分類和鏈路預(yù)測(cè)任務(wù)上表現(xiàn)出了較好的性能。通過引入重啟機(jī)制和隨機(jī)游走序列，該方法能夠更好地探索鄰居節(jié)點(diǎn)，并學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)的表