基于邻域采样的多任务图推荐算法

近年来,图神经网络(GNN)成为解决协同过滤的主流方法之一。它通过构建用户-物品图,模拟用户与物品的交互关系,并用GNN学习它们的特征表示。尽管现有在模型结构上的研究已取得了较大进展,但如何在图结构上更有效地进行负采样仍未有效解决。为此,提出一种基于邻域采样的多任务图推荐算法。该算法提出了一种基于GNN的邻域采样策略,该策略以每个用户为中心构建子图,将次高阶物品作为用户邻域采样的负样本,可以更有效地挖掘强负样本并提高采样质量。通过GNN对图结点进行信息聚合与特征提取,得到结点的最终嵌入表示。设计一种余弦边际损失来过滤部分冗余负样本,以有效减少采样过程中的噪声数据。同时,该算法引入了多任务策略对模型进行联合优化,以增强模型的泛化能力。在3个公开数据集上进行的大量实验表明,该算法在大多数情况下明显优于其他主流算法。

基于邻域分布的去噪扩散概率模型

样本有限的表格型数据缺乏不变性结构和足够样本,使得传统数据增强方法和生成式数据增强方法难以获得符合原始数据分布且具有多样性的数据.为此,文中依据表格型数据的特点和邻域风险最小化原则,提出基于邻域分布的去噪扩散概率模型(Vicinal Distribution Based Denoising Diffusion Probabilistic Model,VD-DDPM)及相应算法.首先,分析样本有限表格型数据的特征,通过先验知识选择弱相关特征,并构建样本的邻域分布.然后,利用邻域分布采样数据构建VD-DDPM模型,并使用VD-DDPM数据生成算法生成符合原始数据分布且具有多样性的数据集.在多个数据集上针对数据生成质量、下游模型性能等进行实验,验证VD-DDPM的有效性.

多舱共配绿色车辆路径问题的改进变邻域搜索算法

针对社区团购前置仓配送场景中“多中心、高时效、多品类、高排放”难题,本文提出多车场带时间窗的绿色多舱车车辆路径问题(MDMCG-VRPTW),构建混合整数线性规划模型,并设计改进的变邻域搜索算法(IVNS)实现求解.采用两阶段混合算法构造高质量初始解.提出均衡抖动策略以充分探索解空间,引入粒度机制以提升局部搜索阶段的寻优效率.标准算例测试结果验证了两阶段初始解构造算法和IVNS算法的有效性.仿真实验结果表明,模型与算法能够有效求解MDMCGVRPTW,且改进策略提高了算法的求解效率和全局搜索能力.最后,基于对配送策略和时效性的敏感性分析,为相关配送企业降本增效提供更多决策依据.

邻域法在天气预报中的应用研究进展

邻域法在天气预报中有着广泛的应用,其关键应用领域包括2个方面,一是基于邻域法的高分辨率数值模式检验,二是邻域概率或者集合预报的邻域概率。首先,回顾了邻域法“一对多”和“多对多”的两种邻域法检验框架,归纳了邻域法数据处理方法、常用评分指数的物理意义。其次,总结了网格尺度上的邻域概率和大于网格尺度邻域概率的基本思想和统计意义,重点阐述了与集合预报相结合产生的邻域集合概率(neighborhood ensemble probability,NEP)预报、邻域最大集合概率(neighborhood maximum ensemble probability,NMEP)预报的算法流程和内在含义。第三,进一步结合典型应用个例,分析了邻域法检验和邻域集合概率的优缺点和适用性。总体来说,邻域法检验可以在不同的时空尺度上比较预报产品的性能,具有独特的优势。虽然NEP和NMEP两种邻域概率都可以提高降水的预报评分,但NEP更适合于大尺度、系统性降水预报,NMEP对对流性、极端性降水有更好的应用效果。最后,给出了使用邻域法应注意的问题以及未来研究应用的发展方向。

基于局部-邻域图信息与注意力机制的会话推荐

针对基于匿名用户的会话推荐忽略了不同会话之间可能存在的协作信息,以及未考虑所预测的目标项与历史行为的相关性问题,提出一种基于局部-邻域图信息与注意力机制的会话推荐模型(SR-LNG-AM)。从当前会话和邻域会话构建的图结构中分别学习两种类型的项目转换信息,将其融合得到项目嵌入。使用软注意力机制生成全局嵌入,使用目标注意力机制针对不同的目标项自适应生成不同的目标嵌入。结合局部嵌入,进行预测。在两个真实数据集上与多个基线方法进行实验对比,实验指标均有提高,验证了该方法的有效性。

邻域自适应粒子群算法求解地源热泵区域能源系统鲁棒优化调度问题

针对地源热泵区域能源系统中冷热负荷和机组效能的不确定性,本文提出了一种考虑双重不确定性的鲁棒优化调度方法.首先,基于多面体不确定模型描述调度模型中的鲁棒变量.然后,针对建筑冷热负荷不确定性,采用对偶原理将双层优化模型等价为单层优化模型;对于机组效能不确定性,采用场景法进行分析.最后,采用多目标优化约束处理方法处理鲁棒优化调度模型中的约束条件.同时,为更加高效、准确求解所构建的优化调度模型,提出了一种邻域自适应粒子群优化算法(NAPSO).实验结果表明,在制冷和制热工况下,与经验运行策略相比,本文所提方法可分别减少7.22%和5.55%的系统运行成本,是一种解决地源热泵区域能源系统鲁棒优化调度的有效方法.

基于邻域点聚合和全连接残差特征的分片隐式曲面学习网络

针对形状全局表面隐式场学习的点云曲面重建中通常缺乏形状表面局部细节的问题,采用基于面片的分片表示并训练三维形状的局部符号距离场,提出一种基于邻域点聚合和全连接残差特征的分片隐式曲面学习网络.以离散点云数据为输入,首先采用最远点采样策略得到表征形状球形面片的初始中心位置和半径;然后分别计算每个面片内各采样点相对面片中心的偏移值,并将其作为采样点的相对位置,其中,处于重叠区域内的面片采样点具有多个相对位置;在神经网络编码器中,利用邻域点聚合模块将各相对坐标编码为256维隐向量,以提取相邻采样点的特征信息,并对每个形状面片中的采样点隐向量进行最大化操作,以表征该面片的隐特征;在神经网络解码器中,利用多层全连接残差特征解码模块进行解码,得到各采样点相对位置的形状符号距离值,而对位于不同面片重叠区域内采样点的符号距离值进行加权求和,得到其相应的符号距离值;最后利用Marching Cube算法提取采样点符号距离值的零等值面,得到三维形状网格模型.在ShapeNet,ABC和Famous这3个数据集上的实验结果表明,所提网络在有效地重建形状整体结构的同时,能很好地保持其形状表面细节;在ShapeNet数据集上,IoU指标为83.9,CD指标为0.032,取得了比DeepSDF、占用网络和卷积占用网络更好的重建结果.

邻域精英集体信息和种群全局信息自适应的多策略差分进化算法

为了使差分进化算法(differential evolution,DE)能够更好地利用个体邻域和整个种群的信息,提出了邻域精英信息和种群全局信息自适应的多策略差分进化算法(adaptive multi-strategy differential evolution algorithm for neighborhood elite collective information and population global information,MSDE-NECPG)。首先,充分利用个体邻域中多个精英个体的信息对变异策略进行引导,使搜索向更好的方向移动,提高开发能力。其次,为了让邻域的状态能够随着搜索过程不断地进化,引入邻域更新机制。当邻域最优个体连续多代更新失败,邻域可能陷入局部最优,此时扩大邻域半径,提高探索能力。同时,引入变异策略“DE/current-to-pbest”,这一策略不划分邻域,是基于种群的全局信息。两个策略基于个体的改进率进行多策略的自适应,在局部信息和全局信息之间进行平衡。此外,为了防止参数的错误交互,缩放因子F、交叉率CR根据成功历史积累进行更新,采用分组的参数自适应机制,不断适应搜索过程。最后,为了验证其有效性,在CEC2014的30个基准函数上,与5种迄今为止比较先进的差分进化算法进行比较,实验结果表明,所提算法的精度、稳定性和收敛速度比得上这5种先进的算法。

随机多属性子空间的ReliefF加权邻域粗糙集与属性约简

属性约简是一种重要的数据降维预处理方法,然而现有的属性约简方法大多没有考虑信息系统中属性权重的信息。ReliefF算法是一种实现简单且运算效率高的属性权重评估方法,提出一种随机多属性子空间的ReliefF加权邻域粗糙集和属性约简算法。该方法生成了多组具有相同大小随机子空间的属性集划分,并对每组划分的随机子空间利用ReliefF算法计算得到属性的局部权重,将所有组得到的属性局部权重求取平均值,得到了信息系统每个属性最终的全局权重;基于属性权重的结果,提出一种新的加权邻域粗糙集模型,并证明了相关理论和性质;在该模型的基础上通过加权邻域依赖度提出一种信息系统的属性约简算法。在公开数据集上的属性约简实验结果表明,所提出的属性约简算法比已有的同类型算法整体上具有更优的约简性能。

不同加载条件下含瓦斯煤岩强度极限邻域范围研究

煤与瓦斯突出灾害的发生机理尚不清楚,据流变假说,含瓦斯煤岩在长期载荷下可能进入“强度极限邻域”,此时受外部冲击扰动更易破坏。为研究不同加载条件下含瓦斯煤岩的“强度极限邻域”,以找到进入该状态的影响规律,并建立相应的微观判别标准,利用自主研发的岩石流变扰动效应三轴试验系统和煤岩流变扰动效应渗流实验装置,开展不同围压、不同瓦斯压力、轴压下的含瓦斯煤岩流变扰动实验,通过核磁共振手段对流变扰动前后煤岩进行分析对比,得到不同加载条件下的孔隙率、孔径分布、T_(2)谱曲线。试验结果表明:①不同加载条件下的煤岩流变过程中,存在一个应力阈值,可以使得煤岩在受到外部冲击扰动后阈值左右邻域有不同力学性质的表现;当施加力小于此阈值时,冲击扰动后,煤岩的孔隙度减小,煤样随之被压缩紧密,T_(2)谱曲线中代表大孔径的谱峰降低,谱峰曲线左移;当施加力大于此阈值时,冲击扰动后,煤岩大孔径孔隙增多,T_(2)谱曲线出现右移,所有谱峰高度增大,说明该应力阈值是用来判断煤岩是否进入“强度极限邻域”关键。②围压和瓦斯压力对煤岩的影响具有相反的力学作用性质,在抗压能力、损伤程度、长期强度、“强度极限邻域”中有所表现,其中,围压越大,煤岩越晚进入“强度极限邻域”,瓦斯压力越大,煤岩则越早进入该邻域。③煤岩的孔径分布、T_(2)谱曲线能直观反映了煤岩“强度极限邻域”内、外微观变化特征。④通过煤岩孔隙率所确定的进入“强度极限邻域”时的轴压与围压、瓦斯压力构建函数方程可判断不同加载条件煤岩进入“强度极限邻域”的时机,作为进入“强度极限邻域”范围时的判别标准,其中围压越大,此时进入“强度极限邻域”范围时的应力阈值越大;瓦斯压力越大,进入“强度极限邻域”时的应力阈值越小。

基于多阶邻域贡献度的航线网络节点重要性辨识

为提高航线网络鲁棒性,对航线网络的节点重要性辨识进行研究.基于航空公司执飞数据构建航线网络拓扑模型,依托航线网络节点间交互阶数与网络平均路径差值集结邻域多阶异质性信息,利用航线网络邻域节点的圈结构表征节点在网络中的紧密性特征集结.构建基于航线网络的节点多阶邻域信息与结构信息融合模型并提出基于多阶邻域贡献度的节点中心性算法.实验选取投入攻击资源R=0.3和R=0.5进行分析,分别最大提升39.62%和49.69%的攻击效用值,表明该算法对航线网络节点重要性辨识准确有效,可给航线网络连通性优化设计提供理论参考.

基于多邻域感知的石油数据资产图谱实体对齐

实体对齐在自动融合多源异构的石油领域数据资产知识图谱过程中起着至关重要的作用。目前主流基于图神经网络的实体对齐模型多关注实体和图结构的信息,忽略了实体之间的关系、属性与属性值等多邻域的语义信息,在命名规则差异性大、行业特殊、语义实体多的石油领域数据资产知识图谱融合过程中性能一般。提出一种基于图注意力网络改进的多邻域感知网络(MNAN)模型,用于实体对齐。使用基于BERT的多语言预训练模型得到实体及多邻域的初始特征,通过带有Highway Networks的图卷积神经网络聚合邻域实体与图结构特征,利用多邻域感知和实体增强注意力网络聚合实体的多邻域特征,使用最小化基于边际的损失函数训练模型。在石油领域数据资产知识图谱数据集中的2个知识图谱上进行实体对齐实验,实验结果表明,MNAN模型优于所有对比的基于图神经网络实体对齐模型,Hits@1值达86.7%,优于表现最好的对比模型约2.3个百分点。

基于邻域优势粗糙集的区分度动态属性约简算法

为解决动态环境下数值型偏序关系数据的属性约简问题,利用优势粗糙集的区分度提出一种增量式属性约简算法。在数值型信息系统环境下,定义邻域优势区分度度量,通过邻域优势区分度设出一种非增量式属性约简算法;研究和分析对象变化场景下邻域优势区分度进行增量式更新的原理;分别提出数据对象增加和减少情形下数据集属性约简的增量式更新算法。在多个UCI数据集上进行实验验证,实验结果表明,该增量式算法能够有效完成动态数据的属性约简任务。

基于分层邻域选择的切换拓扑多智能体系统一致性协议

在切换拓扑的多智能体系统中,针对高低密度信息减弱一致性的问题,提出了一种基于分层邻域选择算法(Layered Neighbor Selection,LNS),该算法对智能体的邻域进行层次划分,从每层中选取具有代表性的邻居智能体进行通信、状态更新和状态演化,然后设计了层次调整策略和层次融合策略来加快收敛速度,最后设计了分层邻域选择一致性协议,且给出了层数对收敛的影响。现有的一致性协议,收敛效果受限于特定密度范围,受不同密度的影响较大,而本文提出的协议能适应不同密度范围,并在系统稳定的条件下提升收敛速度,且通过李雅普诺夫函数法证明了一致性协议的稳定性。最后通过仿真实验,并与几种一致性协议进行比较,验证了所设计的一致性协议能有效加快系统收敛速度。

一种基于强化学习的自适应多邻域人工蜂群算法

邻域拓扑是提高人工蜂群算法性能的一种有效手段.然而,现有相关工作主要是在种群层次上实现了单一邻域拓扑,这种方式忽略了不同类型的邻域拓扑能优势互补,使得算法性能还有一定局限性.为此,本文结合强化学习,提出在个体层次上实现多邻域拓扑。将种群中的个体视作智能体,设计了基于邻域拓扑的状态和动作,选用4种不同特征的邻域拓扑用于构建邻域候选池,之后采用Q-learning方法根据个体的奖励情况为其自适应选择不同的邻域拓扑.该方式相对于现有的单一邻域拓扑,更能充分发挥不同邻域信息对算法搜索的引导作用.在CEC2013和CEC2017两套测试集以及两个实际优化问题上进行了大量实验,与4种邻域相关ABC和4种知名改进ABC进行了性能对比,结果表明该算法的收敛精度和速度均有更好表现,可有效增强邻域人工蜂群算法的性能.

一种属性变化局部变精度邻域粗糙集动态算法

传统的邻域粗糙集模型对混合型数据的抗噪能力和计算效率低下,基于矩阵理论建立了一种属性动态变化的局部变精度邻域粗糙集模型。在局部对角矩阵和中间矩阵的更新规律的基础上,构建了混合信息系统局部变精度邻域粗糙集下近似的动态更新机制,提出了一种新的属性变化的局部变精度邻域粗糙集动态算法。通过实验分析可知:所提出的动态算法具有较高的计算效率和良好的稳健性。

混合遗传变邻域搜索算法求解柔性车间调度问题

针对考虑生产成本的柔性作业车间调度问题(flow job shop scheduling problem, FJSP),以完工时间与加工成本为优化指标,提出一种求解FJSP的混合遗传变邻域搜索算法。根据个体适应度对种群分割,结合自适应交叉概率改进子代种群产生方式;设计两种邻域结构增强算法的局部搜索能力;提出一种基于动态交叉变异概率的优化算法流程提高求解效率。运用提出的算法求解基准实例与实际问题测试,验证了算法的有效性。

一种基于改进相对邻域区分度的属性约简算法

弱标记不完备混合型数据是一种常见的数据类型,因此对弱标记不完备混合决策系统进行属性约简,是当前研究的一个热点.首先,通过改进相对邻域区分度的属性重要度定义,构造基于改进相对邻域区分度的增量式更新机制;然后,设计了弱标记不完备混合决策系统中增加属性集的增量式属性约简算法;最后,选取UCI数据库上的8个数据集,将改进的算法与其他同类型的属性约简算法进行对比,实验结果表明,改进的算法具有较高的约简效率和分类性能,从而验证了新算法的可行性.

基于动态邻域采样的社交推荐模型

基于图神经网络的社交推荐模型在提升推荐系统性能方面有不错的表现。但现有方法都忽略了被查询的目标用户和项目节点与其邻居节点间可能存在特征不匹配的问题,导致噪声的引入而降低了模型性能。为了解决该问题,文中提出一种社交推荐模型DNSSR。首先构建一个包含用户和项目多元关系的关系图谱,图节点间信息关联更丰富;然后利用动态邻域采样机制获得与目标查询对的特征更一致的邻居节点,减少了噪声信息;另外,为了进一步提高模型预测性能,设计了一种增强型图神经网络对采样后得到的关系子图进行建模,它可以区分不同邻居节点的重要性并选择更可靠的信息源,获得更鲁棒的用户和项目嵌入向量用于评分预测。实验结果表明:相比其他先进模型,该模型预测误差明显降低,证明了文中所提各项方法的有效性;尤其是动态邻域采样机制,若将其弃用,DNSSR在Ciao数据集上的RMSE(均方根误差)和MAE(平均绝对误差)指标将分别上升6.05%和7.31%,在Epinions数据集上则分别上升3.49%和5.41%,充分验证了其能有效降低噪声干扰、提高社交推荐模型的性能。

基于随机邻域嵌入的无监督复杂工况识别

现代工业生产设备通常结构复杂并交替运行于不同工况,基于监测数据进行准确的工况识别是对系统进行健康监测的基础,但系统的监测数据通常维度较高、数据量较大。针对设备复杂工况的识别问题,提出了一种基于随机邻域嵌入的无监督工况识别方法。采用随机邻域嵌入算法,能够保留数据的局部和全局结构特性;计算了高维和低维空间中数据点的概率相似性,可实现设备高维监测数据的降维和无监督聚类,在不建立系统模型的基础上达成准确识别系统工况的目的。结果表明:该方法可有效实现高维监测数据的复杂工况识别,是一种有效的无监督聚类学习方法。