2018 年 7 月 Chinese Journal of Network and Information Security July 2018
2018049-1
第 4 卷第 7 期 网络与信息安全学报 Vol.4
No.7
基于神经网络的链路预测算法
潘永昊,于洪涛,刘树新
(国家数字交换系统工程技术研究中心,河南 郑州 450002)
摘 要:针对当前基于网络拓扑结构相似性的链路预测算法普遍存在精确度较低且适应性不强的问题,研究
发现融合算法能够有效改善这些问题。提出了一种基于神经网络的融合链路预测算法,主要通过神经网络对
不同链路预测相似性指标进行融合。该算法使用神经网络对不同相似性指标的数值特征进行学习,同时采用
标准粒子群算法对神经网络进行了优化,并通过优化学习后的神经网络模型计算出融合指标。多个真实网络
数据集上实验表明,该算法的预测精度明显高于融合之前的各项指标,并且优于现有融合方法的精度。
关键词:复杂网络;链路预测;神经网络;BP 算法
中图分类号:TN94; TP3; TP391
文献标识码:A
doi: 10.11959/j.issn.2096-109x.2018049
Neural network-based link prediction algorithm
PAN Yonghao, YU Hongtao, LIU Shuxin
National Digital Switching System Engineering and Technological R&D Center, Zhengzhou 450002, China
Abstract: To improve the difference existed in the link prediction accuracy and adaptability of different topology
structure similarity based methods, a neural network-based link prediction algorithm, which fused similarity indices by
neural network was proposed. The algorithm uses neural network to study the numerical characteristics of different sim-
ilarity indices, and uses particle swarm optimization to optimize the neural network, and calculates the fusion index by
the optimized neural network model. The experiment on the real network data set shows that the prediction accuracy of
the algorithm is obviously higher than that before the fusion, and the accuracy is better than the existing methods.
Key words: complex network, link prediction, neural network, back propagation algorithm
1 引言
链路预测是复杂网络研究的一个重要部分,
是指通过网络中已知的节点以及结构信息,预测
网络中尚未产生连接的 2 个节点之间产生连接
的可能性
[1]
。这种预测包括对网络中已有但未
被观测到连接的预测,以及网络中未来产生连
接的预测。
链路预测的概念一经提出,就获得了众多
领域的广泛关注,在很多领域得到了实际应用,
如指导生物蛋白质网络构建
[2]
、分析社会网络
结构
[3]
、解决推荐系统中数据稀疏问题
[4]
等。与
此同时,链路预测还具有重要的理论研究意义,
如网络结构与演化的研究
[5-6]
等。经过了多年的研
究和探索,链路预测的算法逐步形成基于相似性
的方法和基于似然估计的方法
[1]
。在链路预测的
收稿日期:2018-05-07;修回日期:2018-06-01
通信作者:潘永昊,panyonghao2016@163.com
基金项目:国家自然科学基金创新研究群体基金资助项目(No.61521003),国家自然科学基金资助项目(No.61601513)
Foundation Items: The Innovative Research Groups of the National Natural Science Foundation of China (No.61521003), The
ational Natural Science Foundation of China (No.61601513)