基于信任的核心社交图卷积:位置推荐的创新框架

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Expert Systems with Applications 7.5

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  在基于位置的社交网络(LBSN)推荐中,传统推荐系统面临数据稀疏和社交信任利用不足问题,现有深度学习模型存在过度平滑和计算开销大的缺陷。研究人员提出 TCGCF 框架,实验表明该框架提升了推荐准确性和计算效率,对 LBSN 推荐发展意义重大。

  
在当今数字化时代,基于位置的社交网络(Location - Based Social Networks,LBSN)蓬勃发展,人们热衷于在这些平台上分享自己的实时位置信息。比如,大家外出旅游时,会在社交软件上打卡景点;日常休闲时,也会标记自己去过的餐厅、咖啡馆等。这些丰富的打卡数据,蕴含着巨大的价值,为商家精准推荐商品和服务、城市规划者优化公共设施布局等提供了有力依据。然而,在利用这些数据进行位置推荐时,却面临着诸多棘手的问题。

传统的推荐系统在处理 LBSN 数据时困难重重。一方面,用户与项目之间的交互数据极其稀疏,就像在茫茫大海里捞针,很难从有限的交互中准确把握用户的喜好。另一方面,社交信任这一重要因素在传统模型中未得到充分利用,大量潜在的有用信息被浪费。现有传统模型在大规模个性化推荐中,难以兼顾信任级别的差异和用户间的隐式关系,使得数据稀疏问题雪上加霜,新用户或长尾项目的推荐准确性大打折扣。即使是被广泛应用的深度学习模型,如 图卷积网络(Graph Convolutional Networks,GCNs),也存在弊端。它们对所有邻居节点采用相同的传播权重,导致高信任用户和普通用户的特征趋于一致,出现 “过度平滑” 现象,而且计算量巨大,在大规模数据处理时力不从心。

为了解决这些难题,来自未知研究机构的研究人员开展了深入研究,提出了基于信任的核心图协同过滤(Trust - Based Core Graph Collaborative Filtering,TCGCF)框架,并将研究成果发表在《Expert Systems with Applications》上。这一研究成果意义非凡,它有效提升了位置推荐的准确性和计算效率,为 LBSN 推荐领域开辟了新的道路。

研究人员在开展这项研究时,运用了以下几个关键技术方法:

  • 信任加权核心图分析:通过对用户信任值进行分析,确定在信息传播中有影响力的用户,挖掘社交网络中的重要结构信息。
  • 信任约束图卷积:在图卷积过程中引入信任约束,让信息能够更精准、有差异地在社交图中传播,避免过度平滑。
  • 自适应信任自环机制:在模型中加入该机制,在保留用户独特特征的同时,缓解 GCNs 常见的过度平滑问题。

下面来详细看看研究结果:

  • TCGCF 框架的设计:该框架将信任关系创新性地融入核心分解和图卷积过程。在核心分解时,不仅考虑社交连接的存在,还把信任作为加权因子,为每个社交用户赋予基于信任值的权重。这样一来,就能更精准地捕捉用户关系的复杂动态,对社交网络中的信息传播进行更真实的建模,有效应对数据稀疏的挑战。
  • 信任感知图卷积机制:研究人员开发了一种全新的信任感知图卷积机制,把信任信息直接嵌入拉普拉斯矩阵(Laplacian matrix)。在嵌入过程中,巧妙地平衡信任矩阵和单位矩阵的关系,实现了既能保留个性化特征,又能在社交图中高效传递知识的差异化信息传播,从根本上解决了过度平滑问题。
  • 实验验证:研究人员在三个真实世界的公共数据集上进行了全面实验,采用多种评估指标对模型进行检验。结果显示,TCGCF 模型在推荐准确性、计算效率以及对大规模数据集的扩展性方面,都显著优于当前最先进的方法。

在研究结论和讨论部分,研究人员指出,TCGCF 框架虽然取得了不错的成果,但仍存在一定局限性。目前的信任计算机制主要依赖打卡行为,可能忽略了用户关系的多维层面。不过,这也为后续研究指明了方向,未来可以考虑融入时间模式、内容生成行为和人口统计学相似性等因素,构建更强大的多模态信任估计模型。总体而言,这项研究提出的 TCGCF 框架为位置推荐带来了新的思路和方法,有效解决了现有推荐系统面临的部分关键问题,对推动 LBSN 推荐领域的发展有着重要意义,也为后续研究提供了宝贵的参考和借鉴。

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