位置社交网络上的图表示学习

• 作者: 赵琳琳 吴安彪 袁野 李扬 王国仁
• 来源期刊: 计算机学报
• 学科: 工学
• 关键词: 位置社交网络 图表达 异构网络表示学习 注意力机制 链路预测
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 页码范围: 838-857
• 页数: 20页
• 分类号: TP391
• 语种: 中文
• DOI: 10.11897/SP.J.1016.2022.00838

摘要

随着在线社交网络的普及,基于位置的社交网络(Location-Based Social Networks,LBSN)积累了海量数据,且因其包含丰富的时空、语义信息已被广泛应用在挖掘用户行为偏好的研究上,但传统的手工提取LBSN特征的方法有很大局限性且耗时耗力.近几年来,图表示学习在推荐系统、知识图谱等领域成功应用,彰显了其强大的非线性拟合和表示学习的能力.然而,现有图表示学习大多集中在静态、同构的网络上,难以同时考虑时间、位置信息、社交关系来捕捉LBSN中复杂的结构和用户偏好,以致无法高效提取LBSN中的有效信息.因此,本文提出面向LBSN的两阶段图表示学习框架TGE-LBSN(Two Stages of Graph Embedding on LBSN),即将LBSN转化成异构网络结构,设计了LBSN上的图表示学习算法自动提取LBSN的特征,得到蕴含有效信息的节点向量表示,并利用社交领域的预测、推荐任务检验其有效性.首先,依据时间对LBSN的签到(Check-in)超边进行有偏采样,第一阶段设计了IVGS(Initial Vector Generation Stage)算法,利用好友边与Check-in超边共同生成包含位置、特征信息的初始节点向量.其次,在第二阶段将LBSN依据签到时间划分成不同子图,分别进行各个子图下的异构网络层结构信息聚合操作.在第一阶段结果的基础上,提出了面向LBSN的选择聚合邻居策略SAN(Select Aggre?gated Neighbors),选取有代表性的邻居节点完成聚合操作,进而完成子图向量生成算法SVG(Subgraph Vector Generation)得到子图中节点的向量表示.最后,依据任务设定损失函数,结合注意力机制为各子图学得自适应权重,从而得到节点的最终向量表示,进而完成社交领域的预测推荐任务.本研究分别在真实的LBSN数据集上以及时序社交网络与基准方法进行了大量的对比实验,并采用ROC曲线作为评价标准,实验结果验证了本文所提算法TGE-LBSN能高效地自动提取LBSN的有效信息并保留在节点的嵌入向量中,且在社交领域的好友预测任务上比现有模型在AUC值方面最高可提升42％,在兴趣点推荐任务上AUC取值相较于对比算法最高可达到7％的提升.