1.一种基于共识偏好及个性化偏好的物品推荐方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)构建表征构造模型CF的训练样本集LCF、推荐模型UPN的训练样本集LUPN和测试样本集Ltest;
(2)构建表征构造模型CF:
构建包括顺次连接的嵌入层、层组合模块和预测层,以及图卷积模块的表征构造模型CF,图卷积模块包括顺次连接的H个图卷积神经网络GCN,嵌入层的输出还与第一个图卷积神经网络GCN1的输入相连,层组合模块的输入还与每个图卷积神经网络的输出相连,其中H≥1;
(3)初始化参数:
初始化迭代次数为t,最大迭代次数为T,T>1000,表征构造模型CF嵌入层的参数 的值为服从标准正态分布的随机数,并令t=0;
(4)对表征构造模型CF进行训练:
将训练样本集LCF作为表征构造模型CF的输入进行前向传播,得到每个用户um与两个物品in1、in2交互的概率值(5)获取训练好的表征构造模型:
采用BPR损失函数,并通过概率值 计算表征构造模型CF的损失值LBPR,然后通过LBPR对嵌入层参数 的偏导 对 进行更新,得到本次迭代的推荐模型CFt,最后判*断t>T是否成立,若是,得到训练好的表征构造模型CF,否则,令t=t+1,CF=CFt,并执行步骤(4);
(6)构建共识偏好及个性化偏好拟合推荐模型UPN:*
构建包括训练好的表征构造模型CF中的嵌入层,以及与其顺序连接的包括K个全连接网络的全连接模块,损失函数 为正例拟合损失函数的共识偏好及个性化偏好拟合推荐模型UPN,其中:其中, 为物品in的交互向量的第m个元素, 为UPN输出物品交互预测向量的第m个元素, 为物品in的负例掩码,K≥2,rand为[0,1]区间内的随机数,γ表示UPN的推荐偏好度, 表示物品in的曝光度,即交互in的用户数占用户总数的比例。
(7)初始化参数:
初始化迭代次数为t,最大迭代次数为T,T>1000,共识偏好及个性化偏好拟合推荐模型UPN第k个全连接网络的权值 偏置 为服从标准正态分布的随机数,UPN的推荐偏好度γ,学习率为lr,并令t=0,UPNt=UPN;
(8)对共识偏好及个性化偏好拟合推荐模型UPN进行训练:将训练样本集LUPN作为共识偏好及个性化偏好拟合推荐模型UPN的输入进行前向传播,得到单个物品in与所有用户的交互预测向量(9)获取训练好的共识偏好及个性化偏好拟合推荐模型UPN:采用正例拟合损失函数 并通过交互预测向量 与UPN的训练样本集LUPN样本中的计算推荐模型UPN的损失值 然后通过 对UPN模型参数的偏导 对进行更新,得到本次迭代的推荐模型CFt,最后判断t>T是否成立,若是,得到训*练好的推荐模型UPN,否则,令t=t+1,UPNt+1=UPNt,并执行步骤(8);
(10)获取物品推荐结果:
*
将测试样本集Ltest作为训练好的共识偏好及个性化偏好拟合推荐模型UPN的输入进行前向传播,得到物品in与所有用户的交互预测向量 其中 的第m个元素 为用户um与物品in的交互预测概率将用户um与所有未交互过的物品的交互概率进行由大到小的排序,其中前Topk个物品即为用户um推荐的物品。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的构建表征构造模型CF的训练样本集LCF、推荐模型UPN的训练样本集LUPN和测试样本集Ltest,实现步骤为:(1a)获取M个用户U={u1,...,um,...,uM}中每个用户um与N个物品中I={i1,...,in,...,iN}部分物品交互的 条用户交互信息 并将所有用户的交互信息组成总交互信息集 其中,M>0,N>0,um表示第m个用户,in表示第n个物品,lmd表示用户um与物品 的交互信息,(1b)通过总交互信息集L中半数以上的元素构成的交互信息集L1构建矩阵形式的用户‑物品二部图 并将集合作为表征构造模型CF的训练样本集,其中R为第m行第n列元素为rm,n的交互矩阵,TR表示R的转置结果,当(um,in)∈L1时,rm,n=1,当 时,rm,n=0; 表示A的归一化‑1/2结果, 为度对角矩阵,D 为D的算术平方根的逆,D内第k行的对角线元素dkk为A的第k行的非零元素个数;
(1c)将通过L1构造的集合 作为推荐模型UPN的训练样本集,并将除L1以外的交互信息作为推荐模型UPN的测试样本集Ltest,其中表示物品in的交互向量。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述的对表征构造模型CF进行训练,实现步骤为:(4a)嵌入层对所有用户与物品进行编码,得到用户um的原始表征向量 和物品in的原始表征向量 其中S为表征向量的维度;
(0)
(4b)图卷积模块中的第一个图卷积神经网络GCN1对 与 组成的原始表征矩阵E(1)与训练样本中的归一化用户‑物品二部图 进行卷积,得到表征矩阵E ,每个图卷积神经(h‑1) (h) (h)网络GCNh对E 与 进行卷积,得到表征矩阵E ,其中,E 中的用户um的表征向量为物品in的表征向量为 其中:(4c)层组合模块对 与每个图神经网络的输出 进行层组合,得到用户um与物品in的最终表征向量
(h)
其中,αh为层组合模块加权求和时E 中用户或物品的表征向量的权重;
(4d)预测层对 和 分别进行内积,得到每个用户um与两个物品in1、in2交互的概率值其中, 为 的转置。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(5)所述的表征构造模型CF的损失值LBPR、 更新的公式分别为:2
其中 为用户um的交互过的物品的集合,λ为权重系数,‖·‖表示2‑范数操作, 为CF模型参数更新结果,lr为学习率。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(8)所述的对共识偏好及个性化偏好拟合推荐模型UPN进行训练,实现步骤为:嵌入层对训练样本中的in进行映射,得到物品表征向量 全连接模块中的 在K个全连接网络依次进行特征映射,最终得到单个物品in与所有用户的交互预测向量 其中第K个全连接网络的表达式为:(k+1) (k) (k) (k)
x =Sigmoid(W x +b )
其中,Sigmoid(·)为Sigmoid非线性激活函数,k=0时, k=K时, 此外(k)
的x 均为第k个全连接网络的输出。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(9)所述的对 进行更新,更新公式为:其中 分别为 的更新结果。