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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 神经网络 节点分类 随机平滑 注入攻击 鲁棒性认证
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基于双图神经网络的会话推荐算法
2
作者 李忠伟 吴金燠 +2 位作者 刘昕 周洁 李可一 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第1期23-29,共7页
针对现有会话推荐算法缺乏对属性信息利用的问题,提出一种基于双图神经网络的会话推荐算法(SR-DGNN)。分别构建会话图和全局相似图学习项目的时序特征和内容特征表示,设计相似度图卷积网络(S-GCN)对全局相似图进行建模。设计基于注意力... 针对现有会话推荐算法缺乏对属性信息利用的问题,提出一种基于双图神经网络的会话推荐算法(SR-DGNN)。分别构建会话图和全局相似图学习项目的时序特征和内容特征表示,设计相似度图卷积网络(S-GCN)对全局相似图进行建模。设计基于注意力机制的融合策略对项目的特征表示进行聚合,获取会话的全局表示。综合考虑用户的长期和短期兴趣,预测用户偏好。在KKBOX和MIND两个数据集上进行了大量实验,实验结果表明,所提模型优于现有基准模型。 展开更多
关键词 推荐系统 会话推荐 神经网络 会话 全局相似 相似度卷积网络 注意力机制
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基于图神经网络的地下水位动态模拟模型
3
作者 许明家 孙龙 +1 位作者 李爽 鲁程鹏 《水文》 北大核心 2025年第1期30-36,共7页
地下水位的模拟精度在可持续的地下水资源利用和管理中起着重要的作用。机器学习方法可以捕获输入变量和目标变量之间的非线性关系,在地下水位模拟中得到了广泛的应用。然而,传统的机器学习方法没有考虑站与站之间的空间关系。本文使用... 地下水位的模拟精度在可持续的地下水资源利用和管理中起着重要的作用。机器学习方法可以捕获输入变量和目标变量之间的非线性关系,在地下水位模拟中得到了广泛的应用。然而,传统的机器学习方法没有考虑站与站之间的空间关系。本文使用图神经网络(GNN)模拟地下水位动态变化,以地下水水位监测站为节点,通过邻接矩阵连接节点;选择河北省典型漏斗区的监测数据对模型进行应用和评价。与三个对照模型:随机森林(RF)、支持向量机(SVR)和多层感知机(MLP)相比,所提出的模型在所定义的评估指标方面均表现更好。此外,所提出的模型可同时模拟建模系统中所有监测站的地下水位变化,相比单站模型具有更高的数据利用率。 展开更多
关键词 地下水位模拟 神经网络 非平稳 时间序列
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持续记忆的流图神经网络
4
作者 郭虎升 孙玉杰 王文剑 《小型微型计算机系统》 北大核心 2025年第4期818-824,共7页
流图的节点和边以流的形式持续产生,导致整个图结构随着时间推移而不断演化.图神经网络作为图嵌入技术的一种,在捕获流图的动态信息以及快速适应流图持续演化等方面仍然面临着巨大的挑战.为解决这些问题,本文提出了持续记忆的流图神经网... 流图的节点和边以流的形式持续产生,导致整个图结构随着时间推移而不断演化.图神经网络作为图嵌入技术的一种,在捕获流图的动态信息以及快速适应流图持续演化等方面仍然面临着巨大的挑战.为解决这些问题,本文提出了持续记忆的流图神经网络(CMSGNN).该模型能够根据流图持续的演化充分学习历史信息,通过增量学习的方式更新已记忆的历史信息,并且能够自适应地调整模型以适应流图的变化程度,以获得更符合当前信息的流图嵌入.该模型将历史信息与当前信息相结合使得模型能够获得更准确的流图嵌入,从而提高下游任务的准确率.实验结果表明,本文提出的CMSGNN在现实生活中的多个数据集上执行多个任务上均有更好的性能. 展开更多
关键词 神经网络 历史信息 增量更新 当前信息 自适应聚合
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基于图神经网络和强化学习的柔性作业车间调度算法
5
作者 王亮 顾益铭 刘世亮 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第2期101-109,共9页
针对不同规模的柔性作业车间调度问题,提出一种基于图神经网络的深度强化学习算法(GRL)。该算法采用3个异构析取子图来表征车间状态,并利用图神经网络提取车间特征,构建相应的马尔可夫决策过程,使用模仿学习与强化学习相结合的联合训练... 针对不同规模的柔性作业车间调度问题,提出一种基于图神经网络的深度强化学习算法(GRL)。该算法采用3个异构析取子图来表征车间状态,并利用图神经网络提取车间特征,构建相应的马尔可夫决策过程,使用模仿学习与强化学习相结合的联合训练策略来更新神经网络参数。实验结果表明,所提GRL算法在不同规模订单、工序复杂程度和机器选择柔性下表现出较低的最长完工时间和较小的案例参数敏感性。将小规则案例下训练的网络泛化至大规模案例,体现相对优先调度规则较好且稳定的求解质量。研究成果为项目式教学提供典型的人工智能应用案例。 展开更多
关键词 强化学习 神经网络 模仿学习 柔性作业车间调度
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基于双注意力图神经网络的链路预测
6
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 神经网络 注意力机制 压缩-激励模块 频率自适应
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结合图同构和混合阶残差门控图神经网络的会话推荐
7
作者 王永贵 于琦 《计算机科学与探索》 北大核心 2025年第2期502-512,共11页
基于会话推荐的目的是依据当前会话的先前动作来预测用户的下一个动作。针对现有基于图神经网络的会话推荐模型存在的不足之处,提出一种结合图同构和混合阶残差门控图神经网络的会话推荐模型(GIHR-GNN)。使用图同构网络聚合相邻项目的... 基于会话推荐的目的是依据当前会话的先前动作来预测用户的下一个动作。针对现有基于图神经网络的会话推荐模型存在的不足之处,提出一种结合图同构和混合阶残差门控图神经网络的会话推荐模型(GIHR-GNN)。使用图同构网络聚合相邻项目的特征向量,有效融合全局和局部信息,解决图神经网络善于捕获节点之间的局部连接而忽略全局信息的问题,并通过门控融合函数聚合用户的长短期兴趣以更好地捕捉用户兴趣的动态变化。使用混合阶门控图神经网络对位置嵌入向量进行处理以捕获用户长时间后重新交互所反映出的用户意图,并在此基础之上添加残差模块,解决深层网络的退化问题。将未去噪和去噪后的用户长期兴趣表示进行对比学习,缓解了数据稀疏和噪声干扰的问题。在Tmall和RetailRocket两个数据集上进行多次实验,并与先进基线模型进行比较,结果表明该模型在Tmall数据集上P@20指标和MRR@20指标至少提升了3.26%和10.33%,在RetailRocket数据集上P@20指标和MRR@20指标至少提升了0.55%和2.57%,证明了GIHR-GNN模型的有效性。 展开更多
关键词 会话推荐 同构网络 混合阶残差门控神经网络 对比学习
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基于图神经网络的SDN路由算法优化
8
作者 张晓莉 汤颖琪 宋婉莹 《电讯技术》 北大核心 2025年第1期18-24,共7页
针对现有路由方案不适合学习图形结构信息,对陌生拓扑适应性不佳的问题,提出了一种基于图神经网络的软件定义网络(Software Defined Network,SDN)路由算法G-PPO。引入近端策略优化(Proximal Policy Optimization,PPO)强化学习算法实现... 针对现有路由方案不适合学习图形结构信息,对陌生拓扑适应性不佳的问题,提出了一种基于图神经网络的软件定义网络(Software Defined Network,SDN)路由算法G-PPO。引入近端策略优化(Proximal Policy Optimization,PPO)强化学习算法实现模型训练,利用消息传递神经网络(Massage Passing Neural Network,MPNN)对网络拓扑进行学习,通过调整链路权重完成路由路径的调整。G-PPO将图神经网络对网络拓扑信息的感知能力和深度强化学习的自主学习能力有效结合,提升路由策略的性能。实验结果表明,与相关算法比较,所提算法的平均时延和丢包率、网络链路利用率和吞吐量指标均为最优。在3种不同拓扑上,该算法较其他算法最少提升10.5%吞吐量,最多提升95.6%丢包率,表明所提算法具有更好的适应不同网络拓扑的能力。 展开更多
关键词 软件定义网络 路由优化 神经网络 深度强化学习 近端策略优化
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多域时空层次图神经网络的空气质量预测
9
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 神经网络
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融合时间驻留信息的图神经网络会话推荐
10
作者 孙克雷 孙孜博 《重庆工商大学学报(自然科学版)》 2025年第1期1-8,共8页
目的现有的基于图神经网络(GNN)的推荐方法忽略了会话中有价值用户在项目上的时间驻留信息,无法解决用户无意识点击带来的影响,同时忽略图神经网络中隐藏因素的表达能力,针对以上问题,提出一种融合时间驻留信息的图神经网络会话推荐模型... 目的现有的基于图神经网络(GNN)的推荐方法忽略了会话中有价值用户在项目上的时间驻留信息,无法解决用户无意识点击带来的影响,同时忽略图神经网络中隐藏因素的表达能力,针对以上问题,提出一种融合时间驻留信息的图神经网络会话推荐模型(Graph Neural Network Session-based Recommendation Based on Fusion of Time Resident Information,TRGNN)。方法首先,对用户在各个项目上的驻留时间信息进行处理,通过时间图神经网络得到时间特征;其次,应用多头注意力机制增强因素的表达能力更好地提取项目特征,TRGNN将时间特征与项目特征进行融合得到最终特征,通过注意力网络得到全局上下文和局部上下文;最后,通过预测层得到最终推荐结果。结果在Diginetica和Yoochoose两个真实数据集上进行对比实验,实验结果表明:相较于最优基线模型,本模型在Mrr@20评价指标下分别提升了1.57%和3.30%,在Recall@20指标下分别提升了1.10%和0.66%。结论本模型实现了更好的推荐效果,能更好地挖掘隐藏信息,充分应用时间特征和项目隐藏特征来提高推荐准确率,降低用户误触对推荐准确率的影响。 展开更多
关键词 推荐系统 会话推荐 驻留时间网络 注意力机制 神经网络
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基于脉冲神经网络优化的动态图链路预测
11
作者 闫钦与 卜凡亮 王一帆 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第4期1522-1528,共7页
动态图链路预测通过图上的历史交互预测未来节点间链路的形成或消失。为减少基于循环神经网络建模网络动态的方法在细粒度时间的动态图上具有较高能耗的问题,提出一种基于脉冲神经网络优化的动态图链路预测模型,通过融合脉冲神经网络的... 动态图链路预测通过图上的历史交互预测未来节点间链路的形成或消失。为减少基于循环神经网络建模网络动态的方法在细粒度时间的动态图上具有较高能耗的问题,提出一种基于脉冲神经网络优化的动态图链路预测模型,通过融合脉冲神经网络的节点记忆更新模块,脉冲化节点记忆的更新过程,训练图神经网络学习动态图的演化动态并实现链路预测。在3个公开经典数据集上的结果表明,模型在运行速度上得到提升,并保留了准确性,在动态图链路预测任务中具有较好的性能表现。 展开更多
关键词 动态 链路预测 神经网络 脉冲神经网络
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基于图神经网络的多尺度网状河系分类匹配方法
12
作者 黄哲琨 钱海忠 +3 位作者 蔡中祥 王骁 王俊威 孔令辉 《测绘学报》 北大核心 2025年第2期371-384,共14页
多尺度网状河系匹配是水系数据集成、融合与更新的重要组成部分。鉴于现有网状河系匹配方法未对匹配模式进行预先识别,并缺乏针对性的匹配策略,本文提出基于图神经网络的多尺度网状河系分类匹配方法。首先,将大比例尺网状河系构建为图结... 多尺度网状河系匹配是水系数据集成、融合与更新的重要组成部分。鉴于现有网状河系匹配方法未对匹配模式进行预先识别,并缺乏针对性的匹配策略,本文提出基于图神经网络的多尺度网状河系分类匹配方法。首先,将大比例尺网状河系构建为图结构,将其与小比例尺河系之间的匹配模式作为节点的标注,并计算节点特征;然后,利用图神经网络对节点特征进行采样和聚合,建立起河段特征与匹配模式之间的映射关系;最后,根据河系中各河段的匹配模式类别,对其采取相应的匹配策略。试验结果表明,本文方法有效提高了网状河系的匹配精度,具备较好的理论与应用价值。 展开更多
关键词 多尺度数据 匹配模式 匹配策略 网状河系 神经网络
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基于骨骼图神经网络的人体行为识别综述
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作者 蒋悦晗 陈俊杰 李洪均 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第3期34-47,共14页
基于骨骼图神经网络的人体行为识别凭借其简洁性和鲁棒性引起了人们的广泛关注,图数据对于处理人体骨骼信息有天然的优势,逐渐成为行为识别领域的研究热点。从行为识别这个宽泛的基本概念入手,进一步引入用骨骼图神经网络进行的人体行... 基于骨骼图神经网络的人体行为识别凭借其简洁性和鲁棒性引起了人们的广泛关注,图数据对于处理人体骨骼信息有天然的优势,逐渐成为行为识别领域的研究热点。从行为识别这个宽泛的基本概念入手,进一步引入用骨骼图神经网络进行的人体行为识别任务,分别从4个方面对近些年基于骨骼图神经网络的人体行为识别的研究成果进行了归纳总结;介绍了图结构构造拓扑图的不同方法分类、行为识别模型中的常用机制、目前常用的数据集及评价指标与目前主流方法的比较。最后,针对目前的研究状况对基于骨骼图神经网络的人体行为识别存在的问题进行详细的阐述,并立足于研究现状对该领域的未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 行为识别 深度学习 神经网络 注意力机制
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注意力融合机制和拓扑关系挖掘的异构图神经网络
14
作者 陈金杰 王一蕾 傅仰耿 《福州大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
针对异构图神经网络模型依赖元路径和复杂聚合操作导致元路径受限与高成本的不足,提出一种基于注意力融合机制和拓扑关系挖掘的异构图神经网络模型(FTHGNN).该模型首先使用一种轻量级的注意力融合机制,融合全局关系信息和局部节点信息,... 针对异构图神经网络模型依赖元路径和复杂聚合操作导致元路径受限与高成本的不足,提出一种基于注意力融合机制和拓扑关系挖掘的异构图神经网络模型(FTHGNN).该模型首先使用一种轻量级的注意力融合机制,融合全局关系信息和局部节点信息,以较低的时空开销实现更有效的消息聚合;接着使用一种无需先验知识的拓扑关系挖掘方法替代元路径方法,挖掘图上的高阶邻居关系,并引入对比学习捕获图上的高阶语义信息;最后,在4个广泛使用的现实世界异构图数据集上进行的充分实验,验证了FTHGNN简单而高效,在分类预测准确率上超越了绝大多数现有模型. 展开更多
关键词 神经网络 异构 注意力机制 对比学习
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时空图神经网络在物联网中的应用综述
15
作者 张建伟 陈旭 +2 位作者 王叔洋 景永俊 宋吉飞 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第5期43-54,共12页
随着物联网在各个领域物理设备的发展,产生的大量数据给当前数据处理方法带来了挑战。深度学习模型具备处理大规模和高维度数据的能力,已逐渐应用于物联网不同领域。时空图神经网络作为一种处理图结构数据的深度学习模型,能够对物联网... 随着物联网在各个领域物理设备的发展,产生的大量数据给当前数据处理方法带来了挑战。深度学习模型具备处理大规模和高维度数据的能力,已逐渐应用于物联网不同领域。时空图神经网络作为一种处理图结构数据的深度学习模型,能够对物联网中的拓扑结构和时间信息进行建模,并在物联网预测任务中展现出优秀性能。介绍了物联网中的时间相关性和空间相关性,以及不同时空网络架构的构建方法,并基于空间相关性的不同,将时空图神经网络分为时空图卷积网络和时空图注意力网络。进一步分析了时空图卷积网络和时空图注意力网络在物联网中的应用,主要包括交通、环境和能源领域。最后,探讨了时空图神经网络在物联网应用中面临的挑战和未来的研究方向。 展开更多
关键词 物联网 深度学习 时空神经网络 结构数据
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面向异构社交网络的空-频域自适应图神经网络
16
作者 张岚泽 顾益军 彭竞杰 《计算机科学与探索》 北大核心 2025年第1期169-186,共18页
传统GNN基于同构性假设对近邻节点实现低通滤波功能完成邻域相似信息的聚合嵌入。但在异构图中分属不同类别的节点彼此多建立联系,而相同类别的节点在图拓扑位置上距离较远。这一特点给注重近端邻域信息聚合的传统GNN带来“远端节点信... 传统GNN基于同构性假设对近邻节点实现低通滤波功能完成邻域相似信息的聚合嵌入。但在异构图中分属不同类别的节点彼此多建立联系,而相同类别的节点在图拓扑位置上距离较远。这一特点给注重近端邻域信息聚合的传统GNN带来“远端节点信息聚合缺失”与“同构性假设失灵”的问题。因此设计融合空域与频域自适应嵌入机制的异构图神经网络(DA-HGNN)以解决上述问题。针对问题一,设计“远端空域嵌入模块”,旨在通过高阶随机游走迁移概率筛选并聚合远端相似节点,补充“消息传递的跨邻域自适应性”;针对问题二,设计“近端频域嵌入模块”,构建滤波器分离节点高频与低频信号,并设计频域导向型注意力机制对上述信息进行频域偏好的自适应融合,从而减少“同构性假设失灵”所引入的噪声。在四个公开异构图数据集中取得最优实验结果,准确率上平均提高6.41个百分点。在灵敏度分析和消融实验中阐述了超参数的选择机制和各模块的实际性能,并验证了在异构网络中“节点结构相似性”“节点属性向量相似性”以及“节点同构性”三者之间仍呈现正相关关系这一结论。在异构真实数据集中验证了欺诈检测效果,AUC指标提升4.4个百分点。 展开更多
关键词 异构 神经网络 表示学习 同构性假设失灵
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基于图神经网络的路基工程边坡防护方案智能决策
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作者 向子南 谢浩 +1 位作者 姚洪锡 钟晶 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第3期91-96,129,共7页
随着数字化改革深入推进与智能化水平不断提高,传统依赖专家经验和历史案例的设计模式正逐步被数据驱动方法所取代。在当前路基工程边坡防护方案设计中,决策主要基于专家经验和历史案例,缺乏相应知识转化机制。如何从大量设计案例中提... 随着数字化改革深入推进与智能化水平不断提高,传统依赖专家经验和历史案例的设计模式正逐步被数据驱动方法所取代。在当前路基工程边坡防护方案设计中,决策主要基于专家经验和历史案例,缺乏相应知识转化机制。如何从大量设计案例中提取并转化知识成为关键问题。针对路基工程边坡防护设计方案的数据特点,提出基于图神经网络的智能决策技术。首先,通过调研大量成熟设计案例,收集和清洗路基设计领域中边坡防护方案数据,并根据专家经验对数据进行规范化处理;其次,结合专家知识构建图本体图神经网络(GNN)对设计数据集进行训练,并验证神经网络对设计结果的预测效果;最后,利用互信息分析图神经网络模型决策过程中的影响因素,并结合实际设计经验揭示其决策逻辑和效果。试验结果表明:(1)GNN在整体路基边坡防护方案数据集中预测准确率达到76.3%,其中常用防护方案准确率可达86.6%;(2)采用互信息算法分析神经网络权重,并结合实际经验进行相关性分析,深入解释决策逻辑,为理解具体设计逻辑提供新视角。本研究可为后续路基工程边坡防护方案智能化设计和决策过程提供重要方法和理论支持。 展开更多
关键词 路基工程 边坡防护方案 神经网络 智能决策 路基设计 可解释性
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基于多通道图卷积神经网络的地海杂波分类方法
18
作者 李灿 王增福 +1 位作者 张效宣 潘泉 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期322-337,共16页
地海杂波分类是提升天波超视距雷达目标定位精度的关键技术,其核心是判别距离多普勒(RD)图中每个方位-距离单元背景源自陆地或海洋的过程。基于传统深度学习的地海杂波分类方法需海量高质量且类别均衡的有标签样本,训练时间长,费效比高... 地海杂波分类是提升天波超视距雷达目标定位精度的关键技术,其核心是判别距离多普勒(RD)图中每个方位-距离单元背景源自陆地或海洋的过程。基于传统深度学习的地海杂波分类方法需海量高质量且类别均衡的有标签样本,训练时间长,费效比高;此外,其输入为单个方位-距离单元杂波,未考虑样本的类内和类间信息,导致模型性能不佳。针对上述问题,该文通过分析相邻方位-距离单元之间的相关性,将地海杂波数据由欧氏空间转换为非欧氏空间中的图数据,引入样本之间的关系,并提出一种基于多通道图卷积神经网络(MC-GCN)的地海杂波分类方法。MC-GCN将图数据由单通道分解为多通道,每个通道只包含一种类型的边和一个权重矩阵,通过约束节点信息聚合的过程,能够有效缓解由异质性造成的节点属性误判。该文选取不同季节、不同时刻、不同探测区域RD图,依据雷达参数、数据特性和样本比例,构建包含12种不同场景的地海杂波原始数据集和36种不同配置的地海杂波稀缺数据集,并对MC-GCN的有效性进行验证。通过与最先进的地海杂波分类方法进行比较,该文所提出的MC-GCN在上述数据集中均表现最优,其分类准确率不低于92%。 展开更多
关键词 天波超视距雷达 地海杂波分类 数据 卷积神经网络 异质性
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基于模型知识融合的图神经网络多雷达协同任务调度算法
19
作者 李浩情 余点 +2 位作者 潘常春 郁文贤 李东瀛 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期470-485,共16页
现代雷达的探测、跟踪、识别等任务场景越来越复杂。任务类型的多变性,雷达资源的稀缺性和任务执行时间窗口的严格要求,使得雷达任务调度成为一类强NP-Hard问题。然而,现有的调度算法在处理涉及复杂逻辑约束的多雷达协同调度问题时适应... 现代雷达的探测、跟踪、识别等任务场景越来越复杂。任务类型的多变性,雷达资源的稀缺性和任务执行时间窗口的严格要求,使得雷达任务调度成为一类强NP-Hard问题。然而,现有的调度算法在处理涉及复杂逻辑约束的多雷达协同调度问题时适应性不足,效率不高。因此,基于人工智能(AI)的调度算法正在成为研究热点,但是AI调度算法的效率与其对问题特征的提取是否全面密切相关。如何能快速、全面地提取多雷达协同任务调度问题的共性特征,是提升这类AI调度算法效率的关键。因此,该文提出了基于模型知识融合的图神经网络(MKEGNN)调度算法。该算法首先将雷达任务协同调度问题建模为异构网络图模型,利用模型知识来优化GNN算法训练过程。算法创新在于:通过低复杂度的计算手段,获取模型的关键知识,进而优化GNN模型。在特征提取阶段,引入随机酉矩阵变换,利用任务异构图的随机拉普拉斯矩阵谱特征作为全局特征来强化图神经网络对共性特征的提取能力,弱化特定问题的个性化特征;在参数化决策阶段,利用由问题的引导解和经验解构成的上/下界结构知识从原理上减少决策空间大小,引导网络快速优化,加速决策学习过程的收敛。最后,进行了大量数据仿真实验。结果表明,相比目前的算法,MKEGNN算法对于所有任务集在稳定性和精度方面都有所提升,调度成功率性能提升3%~10%,加权调度成功率提升5%~15%。尤其当处理多雷达协同关系复杂的任务集时,任务调度成功率提升4%以上,算法稳定性和鲁棒性显著增强。 展开更多
关键词 雷达任务调度 神经网络 强化学习 模型知识 拉普拉斯矩阵 随机矩阵
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融合图神经网络的高效子图匹配算法
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作者 薛欣 朱天晨 +2 位作者 孙庆赟 周号益 李建欣 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第3期694-708,共15页
子图匹配是在大型目标图中找出给定查询子图的全部匹配位置,在社交网络、生物化学和认知科学等多个领域都具有关键意义.基于回溯搜索的子图匹配算法时间复杂度高,需要有效的剪枝策略减少运行时间.然而,现有启发式剪枝算法只能依据当前... 子图匹配是在大型目标图中找出给定查询子图的全部匹配位置,在社交网络、生物化学和认知科学等多个领域都具有关键意义.基于回溯搜索的子图匹配算法时间复杂度高,需要有效的剪枝策略减少运行时间.然而,现有启发式剪枝算法只能依据当前状态的粗略邻域信息做出结构冲突判断,使得大量无效状态难以被筛出,导致子图匹配的性能不佳.提出了一种高效、准确、自适应的融合图神经网络的子图匹配算法,通过图神经网络捕获细粒度邻域结构信息,生成全局结构关联,利用模型推理代替传统剪枝策略,估算剪枝概率.该算法能够在单次查询中有效利用全局信息,显著提升对无效状态的筛选效率.此外,还设计了一种数据采样机制,以缓解样本分布不均衡导致的网络训练崩溃问题.实验证明,以基于图神经网络的算法替代回溯式算法的剪枝策略,能够显著提高其搜索效率. 展开更多
关键词 匹配 神经网络 回溯式算法 组合优化 注意力机制
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