社会影响力预测已经渗透到许多领域,包括营销,行为预测,推荐系统等。但是,预测社会影响力的传统方法不仅需要领域专业知识,而且还依赖于提取用户功能,这可能非常乏味。此外,处理非欧几里得空间中的图形数据的图形卷积网络(GCN)并不直接适用于欧几里得空间。为了克服这些问题,我们扩展了DeepInf,以便它可以通过页面排名域的过渡概率来预测Covid-19的社会影响。此外,我们的实施产生了一种基于学习的个性化传播算法,称为DEEPPP。所得算法将神经预测模型的个性化传播与页面级分析中神经预测模型的近似个性化传播相结合。来自不同领域的四个社交网络以及两个COVID-19数据集用于证明拟议算法的效率和有效性。与其他基线方法相比,DEEPPP提供了更准确的社会影响预测。此外,实验表明DEEPPP可以应用于COVID-19的现实世界预测数据。
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The stock market prediction has been a traditional yet complex problem researched within diverse research areas and application domains due to its non-linear, highly volatile and complex nature. Existing surveys on stock market prediction often focus on traditional machine learning methods instead of deep learning methods. Deep learning has dominated many domains, gained much success and popularity in recent years in stock market prediction. This motivates us to provide a structured and comprehensive overview of the research on stock market prediction focusing on deep learning techniques. We present four elaborated subtasks of stock market prediction and propose a novel taxonomy to summarize the state-of-the-art models based on deep neural networks from 2011 to 2022. In addition, we also provide detailed statistics on the datasets and evaluation metrics commonly used in the stock market. Finally, we highlight some open issues and point out several future directions by sharing some new perspectives on stock market prediction.
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在线社交平台,例如Twitter,Facebook,LinkedIn和微信在过去十年中的发展非常快,并且是人们互相交流和共享信息的最有效平台之一。由于“口口相传”的效果,信息通常可以在这些社交媒体平台上迅速传播。因此,重要的是研究推动信息扩散的机制并量化信息传播的后果。许多努力都集中在这个问题上,以帮助我们更好地理解并在病毒营销和广告中实现更高的性能。另一方面,在过去的几年中,神经网络的发展蓬勃发展,导致大量的图表学习(GRL)模型。与传统模型相比,GRL方法通常被证明更有效。在本文中,我们对现有作品进行了全面的审查,该综述使用GRL方法用于普及预测问题,并根据其主要使用的模型和技术将相关文献分为两个大类:基于嵌入的方法和深度学习方法。深度学习方法进一步分为六个小类:卷积神经网络,图形卷积网络,图形注意力网络,图形神经网络,复发性神经网络和增强学习。我们比较这些不同模型的性能,并讨论它们的优势和局限性。最后,我们概述了受欢迎程度预测问题的挑战和未来机会。
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人口级社会事件,如民事骚乱和犯罪,往往对我们的日常生活产生重大影响。预测此类事件对于决策和资源分配非常重要。由于缺乏关于事件发生的真实原因和潜在机制的知识,事件预测传统上具有挑战性。近年来,由于两个主要原因,研究事件预测研究取得了重大进展:(1)机器学习和深度学习算法的开发和(2)社交媒体,新闻来源,博客,经济等公共数据的可访问性指标和其他元数据源。软件/硬件技术中的数据的爆炸性增长导致了社会事件研究中的深度学习技巧的应用。本文致力于提供社会事件预测的深层学习技术的系统和全面概述。我们专注于两个社会事件的域名:\ Texit {Civil unrest}和\ texit {犯罪}。我们首先介绍事件预测问题如何作为机器学习预测任务制定。然后,我们总结了这些问题的数据资源,传统方法和最近的深度学习模型的发展。最后,我们讨论了社会事件预测中的挑战,并提出了一些有希望的未来研究方向。
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Anomaly analytics is a popular and vital task in various research contexts, which has been studied for several decades. At the same time, deep learning has shown its capacity in solving many graph-based tasks like, node classification, link prediction, and graph classification. Recently, many studies are extending graph learning models for solving anomaly analytics problems, resulting in beneficial advances in graph-based anomaly analytics techniques. In this survey, we provide a comprehensive overview of graph learning methods for anomaly analytics tasks. We classify them into four categories based on their model architectures, namely graph convolutional network (GCN), graph attention network (GAT), graph autoencoder (GAE), and other graph learning models. The differences between these methods are also compared in a systematic manner. Furthermore, we outline several graph-based anomaly analytics applications across various domains in the real world. Finally, we discuss five potential future research directions in this rapidly growing field.
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Time series anomaly detection has applications in a wide range of research fields and applications, including manufacturing and healthcare. The presence of anomalies can indicate novel or unexpected events, such as production faults, system defects, or heart fluttering, and is therefore of particular interest. The large size and complex patterns of time series have led researchers to develop specialised deep learning models for detecting anomalous patterns. This survey focuses on providing structured and comprehensive state-of-the-art time series anomaly detection models through the use of deep learning. It providing a taxonomy based on the factors that divide anomaly detection models into different categories. Aside from describing the basic anomaly detection technique for each category, the advantages and limitations are also discussed. Furthermore, this study includes examples of deep anomaly detection in time series across various application domains in recent years. It finally summarises open issues in research and challenges faced while adopting deep anomaly detection models.
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在许多研究中已经表明,考虑相关股票数据预测股票价格变动的重要性,但是,用于建模,嵌入和分析相互关联股票行为的先进图形技术尚未被广泛利用,以预测股票价格变动。该领域的主要挑战是找到一种建模任意股票之间现有关系的方法,并利用这种模型来改善这些股票的预测绩效。该领域中的大多数现有方法都取决于基本的图形分析技术,预测能力有限,并且缺乏通用性和灵活性。在本文中,我们介绍了一个名为GCNET的新颖框架,该框架将任意股票之间的关系建模为称为“影响网络”的图形结构,并使用一组基于历史的预测模型来推断出股票子集的合理初始标签图中的节点。最后,GCNET使用图形卷积网络算法来分析此部分标记的图形,并预测图中每个库存的下一个运动价格方向。 GCNET是一个一般预测框架,可以根据其历史数据来预测相互作用股票的价格波动。我们对纳斯达克指数一组股票的实验和评估表明,GCNET在准确性和MCC测量方面显着提高了SOTA的性能。
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Influence Maximization (IM) is a classical combinatorial optimization problem, which can be widely used in mobile networks, social computing, and recommendation systems. It aims at selecting a small number of users such that maximizing the influence spread across the online social network. Because of its potential commercial and academic value, there are a lot of researchers focusing on studying the IM problem from different perspectives. The main challenge comes from the NP-hardness of the IM problem and \#P-hardness of estimating the influence spread, thus traditional algorithms for overcoming them can be categorized into two classes: heuristic algorithms and approximation algorithms. However, there is no theoretical guarantee for heuristic algorithms, and the theoretical design is close to the limit. Therefore, it is almost impossible to further optimize and improve their performance. With the rapid development of artificial intelligence, the technology based on Machine Learning (ML) has achieved remarkable achievements in many fields. In view of this, in recent years, a number of new methods have emerged to solve combinatorial optimization problems by using ML-based techniques. These methods have the advantages of fast solving speed and strong generalization ability to unknown graphs, which provide a brand-new direction for solving combinatorial optimization problems. Therefore, we abandon the traditional algorithms based on iterative search and review the recent development of ML-based methods, especially Deep Reinforcement Learning, to solve the IM problem and other variants in social networks. We focus on summarizing the relevant background knowledge, basic principles, common methods, and applied research. Finally, the challenges that need to be solved urgently in future IM research are pointed out.
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COVID-19的大流行提出了对多个领域决策者的流行预测的重要性,从公共卫生到整个经济。虽然预测流行进展经常被概念化为类似于天气预测,但是它具有一些关键的差异,并且仍然是一项非平凡的任务。疾病的传播受到人类行为,病原体动态,天气和环境条件的多种混杂因素的影响。由于政府公共卫生和资助机构的倡议,捕获以前无法观察到的方面的丰富数据来源的可用性增加了研究的兴趣。这尤其是在“以数据为中心”的解决方案上进行的一系列工作,这些解决方案通过利用非传统数据源以及AI和机器学习的最新创新来增强我们的预测能力的潜力。这项调查研究了各种数据驱动的方法论和实践进步,并介绍了一个概念框架来导航它们。首先,我们列举了与流行病预测相关的大量流行病学数据集和新的数据流,捕获了各种因素,例如有症状的在线调查,零售和商业,流动性,基因组学数据等。接下来,我们将讨论关注最近基于数据驱动的统计和深度学习方法的方法和建模范式,以及将机械模型知识域知识与统计方法的有效性和灵活性相结合的新型混合模型类别。我们还讨论了这些预测系统的现实部署中出现的经验和挑战,包括预测信息。最后,我们重点介绍了整个预测管道中发现的一些挑战和开放问题。
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预测抗流动过程中感染的数量对政府制定抗流动策略极为有益,尤其是在细粒度的地理单位中。以前的工作着重于低空间分辨率预测,例如县级和预处理数据到同一地理水平,这将失去一些有用的信息。在本文中,我们提出了一个基于两个地理水平的数据,用于社区级别的COVID-19预测,该模型(FGC-COVID)基于数据。我们使用比社区更细粒度的地理水平(CBG)之间的人口流动数据来构建图形,并使用图形神经网络(GNN)构建图形并捕获CBG之间的依赖关系。为了预测,为了预测更细粒度的模式,引入了空间加权聚合模块,以将CBG的嵌入基于其地理隶属关系和空间自相关,将CBG的嵌入到社区水平上。在300天LA COVID-19数据中进行的大量实验表明,我们的模型的表现优于社区级Covid-19预测的现有预测模型。
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最近关于图表卷积网络(GCN)的研究表明,初始节点表示(即,第一次图卷积前的节点表示)很大程度上影响最终的模型性能。但是,在学习节点的初始表示时,大多数现有工作线性地组合了节点特征的嵌入,而不考虑特征之间的交互(或特征嵌入)。我们认为,当节点特征是分类时,例如,在许多实际应用程序中,如用户分析和推荐系统,功能交互通常会对预测分析进行重要信号。忽略它们将导致次优初始节点表示,从而削弱后续图表卷积的有效性。在本文中,我们提出了一个名为CatGCN的新GCN模型,当节点功能是分类时,为图表学习量身定制。具体地,我们将显式交互建模的两种方式集成到初始节点表示的学习中,即在每对节点特征上的本地交互建模和人工特征图上的全局交互建模。然后,我们通过基于邻域聚合的图形卷积来优化增强的初始节点表示。我们以端到端的方式训练CatGCN,并在半监督节点分类上展示它。来自腾讯和阿里巴巴数据集的三个用户分析的三个任务(预测用户年龄,城市和购买级别)的大量实验验证了CatGCN的有效性,尤其是在图表卷积之前执行特征交互建模的积极效果。
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情绪预测在心理健康和情绪感知计算中起着至关重要的作用。情绪的复杂性质是由于其对一个人的生理健康,精神状态和周围环境的依赖而产生的,这使其预测一项艰巨的任务。在这项工作中,我们利用移动传感数据来预测幸福和压力。除了一个人的生理特征外,我们还通过天气和社交网络纳入了环境的影响。为此,我们利用电话数据来构建社交网络并开发机器学习体系结构,该架构从图形网络的多个用户中汇总信息,并将其与数据的时间动态集成在一起,以预测所有用户的情感。社交网络的构建不会在用户的EMA或数据收集方面产生额外的成本,也不会引起隐私问题。我们提出了一种自动化用户社交网络影响预测的架构,能够处理现实生活中社交网络的动态分布,从而使其可扩展到大规模网络。我们广泛的评估突出了社交网络集成提供的改进。我们进一步研究了图形拓扑对模型性能的影响。
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级联预测旨在建模信息扩散在网络中。最先前的方法集中在挖掘来自网络的结构或顺序特征和传播路径。最近致力于将网络结构和序列特征结合起来的图形神经网络和经常性神经网络。然而,光谱或空间方法的限制限制了预测性能的提高。此外,经常性神经网络是耗时和计算昂贵的,这导致预测的效率低下。在这里,我们提出了一种考虑个人简档,结构特征和序列信息的新方法CCASGNN。该方法利用GAT和GCN的协作框架以及将位置编码堆叠到图形神经网络层中,这与所有现有的GAT神经网络层不同,并表明了良好的性能。与最先进的方法相比,在两个真实数据集上进行的实验证实,我们的方法显着提高了预测准确性。更重要的是,消融研究调查了我们在我们的方法中的每个组分的贡献。
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流行预测是有效控制流行病的关键,并帮助世界缓解威胁公共卫生的危机。为了更好地了解流行病的传播和演变,我们提出了Epignn,这是一种基于图神经网络的流行病预测模型。具体而言,我们设计了一个传输风险编码模块,以表征区域在流行过程中的局部和全局空间效应,并将其纳入模型。同时,我们开发了一个区域感知的图形学习者(RAGL),该图形将传播风险,地理依赖性和时间信息考虑在内,以更好地探索时空依赖性,并使地区意识到相关地区的流行状况。 RAGL还可以与外部资源(例如人类流动性)相结合,以进一步提高预测性能。对五个现实世界流行有关的数据集(包括流感和Covid-19)进行的全面实验证明了我们提出的方法的有效性,并表明Epignn在RMSE中优于最先进的基线。
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良好的研究努力致力于利用股票预测中的深度神经网络。虽然远程依赖性和混沌属性仍然是在预测未来价格趋势之前降低最先进的深度学习模型的表现。在这项研究中,我们提出了一个新的框架来解决这两个问题。具体地,在将时间序列转换为复杂网络方面,我们将市场价格系列转换为图形。然后,从映射的图表中提取参考时间点和节点权重之间的关联的结构信息以解决关于远程依赖性和混沌属性的问题。我们采取图形嵌入式以表示时间点之间的关联作为预测模型输入。节点重量被用作先验知识,以增强时间关注的学习。我们拟议的框架的有效性通过现实世界股票数据验证,我们的方法在几个最先进的基准中获得了最佳性能。此外,在进行的交易模拟中,我们的框架进一步获得了最高的累积利润。我们的结果补充了复杂网络方法在金融领域的现有应用,并为金融市场中决策支持的投资应用提供了富有识别的影响。
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保持个人特征和复杂的关系,广泛利用和研究了图表数据。通过更新和聚合节点的表示,能够捕获结构信息,图形神经网络(GNN)模型正在获得普及。在财务背景下,该图是基于实际数据构建的,这导致复杂的图形结构,因此需要复杂的方法。在这项工作中,我们在最近的财务环境中对GNN模型进行了全面的审查。我们首先将普通使用的财务图分类并总结每个节点的功能处理步骤。然后,我们总结了每个地图类型的GNN方法,每个区域的应用,并提出一些潜在的研究领域。
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本次调查绘制了用于分析社交媒体数据的生成方法的研究状态的广泛的全景照片(Sota)。它填补了空白,因为现有的调查文章在其范围内或被约会。我们包括两个重要方面,目前正在挖掘和建模社交媒体的重要性:动态和网络。社会动态对于了解影响影响或疾病的传播,友谊的形成,友谊的形成等,另一方面,可以捕获各种复杂关系,提供额外的洞察力和识别否则将不会被注意的重要模式。
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Deep learning has revolutionized many machine learning tasks in recent years, ranging from image classification and video processing to speech recognition and natural language understanding. The data in these tasks are typically represented in the Euclidean space. However, there is an increasing number of applications where data are generated from non-Euclidean domains and are represented as graphs with complex relationships and interdependency between objects. The complexity of graph data has imposed significant challenges on existing machine learning algorithms. Recently, many studies on extending deep learning approaches for graph data have emerged. In this survey, we provide a comprehensive overview of graph neural networks (GNNs) in data mining and machine learning fields. We propose a new taxonomy to divide the state-of-the-art graph neural networks into four categories, namely recurrent graph neural networks, convolutional graph neural networks, graph autoencoders, and spatial-temporal graph neural networks. We further discuss the applications of graph neural networks across various domains and summarize the open source codes, benchmark data sets, and model evaluation of graph neural networks. Finally, we propose potential research directions in this rapidly growing field.
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顺序推荐是推荐系统的广泛流行的主题。现有的作品有助于提高基于各种方法的顺序推荐系统的预测能力,例如经常性网络和自我关注机制。然而,他们未能发现和区分项目之间的各种关系,这可能是激励用户行为的潜在因素。在本文中,我们提出了一个边缘增强的全面解散图神经网络(EGD-GNN)模型,以捕获全局项目表示和本地用户意图学习项目之间的关系信息。在全球级别,我们通过所有序列构建全局链接图来模拟项目关系。然后,频道感知的解缠绕学习层被设计成将边缘信息分解为不同的信道,这可以聚合以将目标项从其邻居表示。在本地层面,我们应用一个变化的自动编码器框架来学习用户在当前序列上的意图。我们在三个现实世界数据集中评估我们提出的方法。实验结果表明,我们的模型可以通过最先进的基线获得至关重要的改进,能够区分项目特征。
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Pandemic(epidemic) modeling, aiming at disease spreading analysis, has always been a popular research topic especially following the outbreak of COVID-19 in 2019. Some representative models including SIR-based deep learning prediction models have shown satisfactory performance. However, one major drawback for them is that they fall short in their long-term predictive ability. Although graph convolutional networks (GCN) also perform well, their edge representations do not contain complete information and it can lead to biases. Another drawback is that they usually use input features which they are unable to predict. Hence, those models are unable to predict further future. We propose a model that can propagate predictions further into the future and it has better edge representations. In particular, we model the pandemic as a spatial-temporal graph whose edges represent the transition of infections and are learned by our model. We use a two-stream framework that contains GCN and recursive structures (GRU) with an attention mechanism. Our model enables mobility analysis that provides an effective toolbox for public health researchers and policy makers to predict how different lock-down strategies that actively control mobility can influence the spread of pandemics. Experiments show that our model outperforms others in its long-term predictive power. Moreover, we simulate the effects of certain policies and predict their impacts on infection control.
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