模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能  2022, Vol. 35 Issue (11): 955-964    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202211001
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基于自监督学习的不平衡节点分类算法
崔彩霞1,2, 王杰3, 庞天杰2, 梁吉业1
1.山西大学 计算机与信息技术学院 太原 030006;
2.太原师范学院 计算机科学与技术学院 晋中 030619;
3.太原科技大学 计算机科学与技术学院 太原 030024
Imbalanced Node Classification Algorithm Based on Self-Supervised Learning
CUI Caixia1,2, WANG Jie3, PANG Tianjie2, LIANG Jiye1
1. School of Computer and Information Technology, Shanxi University, Taiyuan 030006;
2. College of Computer Science and Technology, Taiyuan Normal University, Jinzhong 030619;
3. College of Computer Science and Technology, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024

全文: PDF (2813 KB)   HTML (1 KB) 
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 在现实世界的节点分类场景中,只有少部分节点带标签且类标签是不平衡的.然而,大部分已有的方法未同时考虑监督信息缺乏与节点类不平衡这两个问题,不能保证节点分类性能的提升.为此,文中提出基于自监督学习的不平衡节点分类算法.首先,通过图数据增强生成原图的不同视图.然后,利用自监督学习最大化不同视图间节点表示的一致性以学习节点表示.该算法通过自监督学习扩充监督信息,增强节点的表达能力.此外,在交叉熵损失和自监督对比损失的基础上,设计语义约束损失,保持图数据增强中语义的一致性.在三个真实图数据集上的实验表明,文中算法在解决不平衡节点分类问题上具有较优的性能.
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作者相关文章
崔彩霞
王杰
庞天杰
梁吉业
关键词 自监督学习不平衡节点分类图神经网络数据增强语义约束损失    
Abstract:In real-world node classification scenarios, only a few nodes are labeled and their class labels are imbalanced. In most of the existing methods, the lack of the supervision information and the imbalance of node classes are not taken into account at the same time, and the improvement of node classification performance cannot be guaranteed. Therefore, an imbalanced node classification algorithm based on self-supervised learning is proposed. Firstly, different views of the original graph are generated through graph data augmentation. Then, node representations are learned by maximizing the consistency of node representations across views using self-supervised learning. The supervised information is expanded and the expressive ability of nodes is enhanced by self-supervised learning. In addition, a semantic constraint loss is designed to ensure semantic consistency in graph data augmentation along with cross-entropy loss and self-supervised contrastive loss. Experimental results on three real graph datasets show that the proposed algorithm achieves better performance on solving the imbalanced node classification problem.
Key wordsSelf-Supervised Learning    Imbalanced Node Classification    Graph Neural Network    Data Augmentation    Semantic Constraint Loss   
收稿日期: 2022-08-23     
ZTFLH: TP 391  
基金资助:国家自然科学基金项目(No.61976184,62272285)资助
通讯作者: 梁吉业,博士,教授,主要研究方向为数据挖掘、机器学习、大数据分析、人工智能.E-mail:ljy@sxu.edu.cn.   
作者简介: 崔彩霞,博士研究生,主要研究方向为数据挖掘、机器学习.E-mail:cuicaixia@tynu.edu.cn.王 杰,博士,讲师,主要研究方向为数据挖掘、机器学习.E-mail:wangjie_reg@163.com.庞天杰,硕士,副教授,主要研究方向为数据挖掘、机器学习.E-mail:pangtj@tynu.edu.cn.
引用本文:   
崔彩霞, 王杰, 庞天杰, 梁吉业. 基于自监督学习的不平衡节点分类算法[J]. 模式识别与人工智能, 2022, 35(11): 955-964. CUI Caixia, WANG Jie, PANG Tianjie, LIANG Jiye. Imbalanced Node Classification Algorithm Based on Self-Supervised Learning. Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 2022, 35(11): 955-964.
链接本文:  
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