[发明专利]基于社交关系的图卷积协同过滤推荐系统

权利要求书

1.一种基于社交关系的图卷积协同过滤推荐系统，其特征在于，包括初始化嵌入模块、语义聚合模块、语义融合模块、推荐模块和优化模块；

初始化嵌入模块的数据输出端与语义聚合模块的数据输入端相连，语义聚合模块的数据输出端与语义融合模块的数据输入端相连，语义融合模块的数据输出端与推荐模块的数据输入端相连，推荐模块的数据输出端与优化模块的数据输入端相连；

初始化嵌入模块用于随机初始化节点的嵌入矩阵并查询分别得到用户u和物品i的初始化嵌入；

语义聚合模块用于在获得节点的初始化嵌入之后，用语义聚合层来聚合并更新节点嵌入；首先在语义聚合层引入一阶语义聚合而后将一阶语义聚合扩展到各层，实现高阶语义聚合；

语义融合模块用于在分别得到社交嵌入传播层的语义聚合嵌入向量和交互嵌入传播层的语义聚合嵌入向量之后，先将社交嵌入传播层和交互嵌入传播层的用户嵌入向量进行融合；而后将各嵌入传播层得到的各阶嵌入进行加权求和融合得到最终的用户嵌入和物品嵌入；

所述融合采用先逐元素相加，再进行激活函数，最后行正则化的聚合方式；

推荐模块用于根据物品的嵌入为用户推荐产品；

优化模块用于对推荐模块中的产品进行优化；

所述语义聚合模块中的一阶语义聚合包括：

交互嵌入传播层通过聚合交互物品的嵌入来细化用户的嵌入，以及通过聚合交互用户的嵌入来细化物品的嵌入；一阶语义聚合分别如式(1)和式(2)所示：

其中，e_u表示通过交互嵌入传播层的语义聚合得到的用户u的嵌入；

AGG(·)是聚合函数；

H_u代表用户u的一阶邻居集合，即和用户u发生过交互的物品集合；

e_i表示物品i的嵌入；

H_i代表物品i的一阶邻居集合，即和物品i发生过交互的用户集合；

社交嵌入传播层通过聚合朋友来细化用户的嵌入，将在社交嵌入传播层进行语义聚合的用户嵌入记为c，则社交嵌入传播层的一阶语义聚合过程如式(3)所示：

其中，c_u表示通过社交嵌入传播层的语义聚合得到的用户u的嵌入；

c_v表示通过社交嵌入传播层的语义聚合得到的用户v的嵌入；

用户v是用户u的一阶好友，v≠u；

AGG(·)是聚合函数；

F_u代表用户u的朋友集合；

所述语义聚合模块中的高阶语义聚合通过叠加多个一阶语义聚合层，实现高阶语义的聚合；所述高阶语义聚合包括：社交嵌入传播层的语义聚合和交互嵌入传播层的语义聚合：

所述社交嵌入传播层的语义聚合包括：

社交嵌入传播层的语义聚合通过叠加多个社交嵌入传播层来捕获更高阶的朋友信号以达到加强用户嵌入的目的，该过程的数学表达如式(4)和式(5)所示：

其中，表示通过社交嵌入传播层的语义聚合得到的第k+1层的用户u的嵌入向量；

F_u代表用户u的朋友集合；

F_v代表用户v的朋友集合；

是指通过社交嵌入传播层的语义聚合得到的第k层的用户v的嵌入向量；

是指通过社交嵌入传播层的语义聚合得到的第k+1层的用户v的嵌入向量；

表示通过社交嵌入传播层的语义聚合得到的第k层的用户u的嵌入向量；

|·|表示求集合中元素的个数；

所述交互嵌入传播层的语义聚合包括：

交互嵌入传播层的语义聚合通过叠加多个交互嵌入传播层来捕获交互高阶连通性的协同信号从而加强用户和物品嵌入，该过程的数学表达如式(6)和式(7)所示：

其中，表示第k+1层的物品i的嵌入；

H_i代表物品i的一阶邻居集合；

H_u代表用户u的一阶邻居集合；

表示第k层的用户u的嵌入；

表示第k+1层的用户u的嵌入；

表示第k层的物品i的嵌入；

|·|表示求集合中元素的个数；

所述语义融合模块中融合的过程包括：

其中，表示对社交嵌入传播层和交互嵌入传播层的第k层用户嵌入向量进行融合；

表示通过交互嵌入传播层的语义聚合得到的第k层的用户u的嵌入；

表示通过社交嵌入传播层的语义聚合得到的第k层的用户u的嵌入向量；

g(·)为聚合方式；

所述语义融合模块中的用户嵌入和物品嵌入包括：

其中，是对社交嵌入传播层和交互嵌入传播层进行融合的用户u的嵌入；

K表示总层数；

α_k是在第k层对用户的嵌入进行聚合时的权重；

表示对社交嵌入传播层和交互嵌入传播层的第k层用户嵌入向量进行融合；

e_i是物品i的嵌入；

β_k是第k层对物品的嵌入进行聚合时的权重；

表示第k层的物品i的嵌入；

所述采用先逐元素相加，再进行激活函数，最后行正则化的聚合方式包括：

其中，norm(·)表示行正则化；

jh(·)为激活函数；

表示对逐元素相加；

表示通过交互嵌入传播层的语义聚合得到的第k+1层的用户u的嵌入；

表示通过社交嵌入传播层的语义聚合得到的第k+1层的用户u的嵌入向量。