复杂网络中社团结构划分的快速分裂算法

网络社区划分算法

网络社区划分算法 目录 ? 1 简介 ? 2 构建一个点击流网络 ? 3 网络社区划分的两种主要思路：拓扑分析和流分析 ? 4 拓扑分析 o 4.1 计算网络的模块化程度Q-Modularity o 4.2 计算网络的连边紧密度Edge betweenness o 4.3 计算网络拉普拉斯矩阵的特征向量Leading eigenvector o 4.4 通过fast greedy方法搜索网络模块化程度Q-Modularity的最大值 o 4.5 通过multi level方法搜索网络模块化程度Q-Modularity的最大值 ? 5 流分析 o 5.1 随机游走算法Walk Trap o 5.2 标签扩散算法label propagation o 5.3 流编码算法 the Map Equation o 5.4 流层级算法 Role-based Similarity ? 6 总结 使用许多互联网数据，我们都可以构建出这样的网络，其节点为某一种信息资源，如图片，视频，帖子，新闻等，连边为用户在资源之间的流动。对于这样的网络，使用社区划分算法可以揭示信息资源之间的相关性，这种相关性的发现利用了用户对信息资源的处理信息，因此比起单纯使用资源本身携带的信息来聚类（例如，使用新闻包含的关键词对新闻资源进行聚类），是一种更深刻的知识发现。 假设我们手头有一批用户在一段期间访问某类资源的数据。为了减少数据数理规模，我们一般只考虑最经常被访问的一批资源。因此在数据处理中，我们考虑UV（user visit）排名前V的资源，得到节点集合|V|，然后对于一个用户i在一段时间（例如一天）访问的资源，选择属于|V|的子集vi。如果我们有用户访问资源的时间，就可以按照时间上的先后顺序，从vi中产生vi-1条有向边。如果我们没有时间的数据，可以vi两两间建立联系，形成vi(vi-1)/2条无向边。因为后者对数据的要求比较低，下文中，暂时先考虑后者的情况。对于一天的n个用户做这个操作，最后将得到的总数为的连边里相同的边合并，得到|M|个不同的边，每条边上都带有权重信息。这样，我们就得到了V个节点，M条边的一个加权无向网络，反应的是在一天之用户在主要的信息资源间的流动情况。在这个网络上，我们可以通过社区划分的算法对信息资源进行分类。

大型复杂网络中的社区结构发现算法

—92— 大型复杂网络中的社区结构发现算法 胡 健1，董跃华1，杨炳儒2 (1. 江西理工大学信息工程学院，赣州 341000；2. 北京科技大学信息工程学院，北京 100083) 摘 要：在大型复杂网络中自动搜寻或发现社区具有重要的实际应用价值。该文把超图模型以及基于此的聚类算法应用到社区结构发现的领域。对于简单图的社区结构发现，引入边聚集系数的概念，提出基于边聚集系数的社区发现算法。将安然邮件数据集作为测试数据集，通过算法对比分析，证明该算法在时间复杂度上可以提高一个数量级。 关键词：边聚集系数；社区结构；社区发现 Community Structure Discovery Algorithm in Large and Complex Network HU Jian 1, DONG Yue-hua 1, YANG Bing-ru 2 (1. Faculty of Information Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000; 2. School of Information Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083) 【Abstract 】The automatic search and community discovery in large and complex network has important practical applications. This paper applies the hypergraph based model and cluster algorithm in community structure discovery, introduces the concept of Edge Clustering Coefficient(ECC) to community structure discovery of simple graph and proposes an algorithm of community discovery based on ECC. Enron e-mail data sets are test data sets, through comparative analysis of algorithm, to prove that this algorithm can significantly improve the time complexity. 【Key words 】Edge Clustering Coefficient(EBB); community structure; community discovery 计 算 机 工 程Computer Engineering 第34卷 第19期 Vol.34 No.19 2008年10月 October 2008 ·网络与通信· 文章编号：1000—3428(2008)19—0092—02 文献标识码：A 中图分类号：TP301.6 1 概述 复杂网络中社区发现(community finding)的研究起源于 社会学的研究工作。能够在大型复杂网络中自动搜寻或发现“社区”具有重要的实际应用价值[1]，如社会网络中的社区可能代表的是根据兴趣或背景而形成的真实的社会团体，引文网络中的社区或许代表的是针对同一主题的相关论文，万维网中的社区或许就是讨论相关主题的若干网站，而生物化学网络或者电子电路网络中的社区可能就是某一类功能单元。发现这些网络中的社区有助于更有效地理解和开发这些网络。与社区发现相关的成熟理论包括图论以及模式识别。Wu 和Huberman 的研究成果[2]以及Newman 和Girvan 的研究成果[3]使得复杂网络中的社区发现成为近几年复杂网络领域的一个研究热点并形成了复杂网络中的一个重要研究方向。Newman 和Girvan 把社区发现问题定义为将网络节点划分成若干组，使得组内的节点之间连接比较稠密而不同组节点之间的连接则比较稀少。Newman 和Girvan 在其研究中提出了基于边介数(edge betweenness)概念的分割方法，尽管该方法计算量很大，但由于其性能优越而成为社区发现研究的重要参考模型。 对于一般简单图的社区发现，也可以称之为基于图的聚类，把具有相同或者相似属性的有共性的节点聚合到一起，形成一个个的聚类[2]。这方面的方法有很多，最常用的有G-N 算法、谱二分法和层次聚类法。 尽管人们对复杂网络的社区发现问题已进行了大量的研究，但是仍然存在一些目前无法解决的基本问题[4]，如社区的概念虽然大量使用，但却缺少严格的数学定义；大多数社区发现算法虽然性能优越，但所需要的计算量却很大；更为 关键的是，很多算法不是针对异构数据集。这说明复杂网络中社区发现的研究还远没有成为体系，还有很多工作待完善。 2 边的聚集系数定义 为了刻画描述一个网络，通常有这样几个角度，一个是这个网络中点与点之间的距离以及整个网络的平均距离；另一个是每个节点的度以及整个网络的平均的度；还一个就是节点之间聚集的情况，点的聚集系数这个概念是用来体现对于某个节点A 来讲，如果B 和C 都是A 的邻接点(朋友关系)，那么B 和C 两者之间也有邻接(朋友)的可能性。 定义1 某节点n 的聚集系数(node clustering coefficient) ()C n 如下定义： (1)假设某节点n 的度是k ，则该节点的这些邻居之间可能形成边的最大数是： ()(1)/2T n k k =? (2)()E n 表示图中这些邻居之间实际的边的个数，则 ()()/()C n E n T n = 定义2 一个网络的聚集系数为这个网络中节点的聚集系数的平均值。 如图1所示，节点1的度为5，所以与它相连接的5个顶点之间最多存在54/210×=条边；而实际上另外5个顶点相互之间存在6条边，所以节点1的聚集系数是6/100.6=。 基金项目：国家自然科学基金资助项目(60675030) 作者简介：胡 健(1967－)，男，副教授、博士，主研方向：数据挖掘，智能信息检索；董跃华，副教授；杨炳儒，教授、博士生导师 收稿日期：2008-08-01 E-mail ：euguenehu@https://www.docsj.com/doc/7f9745054.html,

网络社区划分方法及评价

网络社区划分方法及评价 【摘要】网络社区结构是社会网络最普遍和最重要的拓扑属性之一，其特点是，同一社区内的节点连接密集，不同社区间的节点连接稀疏。揭示网络社区结构对分析复杂网络拓扑结构、理解其功能、发现其隐含模式、预测其行为都具有十分重要的理论意义，在社会网、生物网和万维网中具有广泛应用。本文主要从网络社区划分的起源、常见的社区划分方法及社区评价准则等三个方面介绍网络社区划分研究的相关工作。 【关键词】复杂网络；网络社区；社区划分；社会网络分析；社区的评价；局部社区划分 0.引言 网络科学将系统内部的各个元素作为节点，元素之间的关系视为连接，那么系统就构成了一个具有复杂连接关系的网络。然而，近几年的实证研究表明，这些看似毫不相干的且形态各异的真实系统的拓扑抽象都具有某些共同的拓扑性质，如小世界与无标度特性等等。由于它们所表现出来的拓扑性质与随机网络、规则网络等有着天壤之别，且节点众多，因此被称为复杂网络。目前，复杂网络成为技术、生物乃至社会各类复杂系统的非常一般的抽象方法与描述骨架，相关研究成为重要的学科交叉研究前沿。 所谓社区(community)即指网络的内聚子图，其基本特征表现为子图内部链接丰富，不同子图之间连接相对稀少。 1.常见网络社区划分方法 1.1基于优化思想的算法 基于优化思想的算法将复杂网络社区划分转化为优化问题，通过最优化预定义的目标函数来计算复杂网络的社区结构。比如K-L算法、谱平分法、随机游走(Random Walks)算法和派系过滤(CMP)算法等。这些算法的突出优点是速度比较快，效率显著。但是缺点也很突出，这一类算法都需要知道网络社区的数目，甚至KL算法还需要知道每个社区中各有多少节点，才能正确划分。这显然不适于网络未知社区的探索。 1.2社会网络分析方法 源于社会网络分析中寻找社区结构的传统算法，主要基于分级聚类思想，按照各个节点之间连接的相似性或者强度，把网络自然地划分为各个子群。其具体实现方式又有两种：其一是往网络中添加边，即凝聚方法(agglomerative method)；其二是又从网络中移除边，即分裂方法(divisive method)。凝聚方法的基本思想是基于网络中节点某种相似性分层进行聚类的。初始时，每个节点为一个社区，然

改进的BP神经网络算法(C语言源码)

#include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "time.h" #include "math.h" /********************************************* inpoints 为输入神经元个数，可改变 outpoints为输出神经元个数 defaultpoints为隐层神经元个数 datagrough为样本数据个数 ********************************************** ******以下数据定义可以修改*****/ #define A 0 #define a 1 #define b 1 #define c 1 #define ALFA 0.85 #define BETA 0.2 //学习率0~1 #define Total 20000 #define inpoints 9 #define outpoints 5 #define defaultpoints 28 #define datagrough 44 #define forecastdata 4 /**********定义所需变量********/ double InpointData[datagrough][inpoints],OutpointData[datagrough][outpoints]; /* 输入输出数据*/ double InpointData_MAX[inpoints],InpointData_MIN[inpoints]; /* 每个因素最大数据*/ double OutpointData_MAX[outpoints],OutpointData_MIN[outpoints]; /* 每个因素最小数据*/ double w[defaultpoints][inpoints],limen[defaultpoints],v[outpoints][defaultpoints]; /* 连接权值、阈值*/ double dlta_w[defaultpoints][inpoints],dlta_limen[defaultpoints],dlta_v[outpoints][defaultpoints]; /* 连接权、阈值修正值*/ double defaultOutpoint[defaultpoints],Outpoint_dp[outpoints],Outpoint_ep[datagrough]; /**************************读数据文件******************************/ void ReadData() { FILE *fp1,*fp2; int i,j; if((fp1=fopen("D:\\data\\训练输入.txt","r"))==NULL) {

神经网络学习算法的过拟合问题及解决方法

神经网络学习算法的过拟合问题及解决方法 李俭川　秦国军　温熙森　胡茑庆 (国防科技大学机电工程与自动化学院　长沙,410073) 摘要　针对反向传播学习算法及其改进算法中出现的过拟合问题,探讨了三种解决方法:调整法、提前停止法和隐层节点自生成法,并用实例对三种方法进行了验证和比较。其中,调整法和提前停 止法针对一个较大的网络可以解决过拟合问题,而隐层节点自生成法的提出既能避免过拟合问 题,又能获得最少神经元网络结构。这三种方法有效地解决了在神经网络学习过程中的过拟合问 题,提高了网络的适应性。它们不仅适合于函数逼近,而且可以推广到其他网络结构等应用领域。关键词　神经网络　计算机　BP 算法　过拟合　均方误差　自生成　故障诊断 中图分类号　T H 165.3神经网络已经在模式分类、机器视觉、机器听觉、智能计算、自动控制、故障诊断、信息处理、地震勘探、通信、雷达和声纳等领域有着十分广泛的应用前景,并随着计算机技术和信号处理技术的发展而发展。应用神经网络必须解决两个问题:模型和算法。现有的神经网络模型已达上百种[1] ,应用最多的是Hopfield 神经网络、多层感知器、自组织神经网络、概率神经网络以及它们的改进型。自Rumellhart D E,H inton 和Williams 提出误差反向传播算法(即BP 算法),解决了神经网络在引入隐层节点后的学习(或训练)问题后,已经发展了许多的改进学习算法[1],如快速下降法、共轭梯度法、一维搜索法及Lev enberg -Mar quardt 法等,其收敛速度很快,能满足实时性要求,但也存在着一些问题。1　学习算法及其过拟合问题 BP 算法及其改进算法是目前应用最广泛的学习算法,尽管不能证明这类算法能象单层感知器一样收敛,但是对许多问题的解决是成功的[2]。实际上,BP 算法是把一组样本的输入输出问题,变为一个非线性优化问题,它使用了优化技术中最普通的一种梯度下降法,用迭代运算求解权值并相应于学习记忆问题,加入隐层节点可使优化问题的可调参数增加,这样可得到更精确的解。要应用学习算法对网络进行训练,首先需要确定网络的结构,即输入、输出层神经元数目和隐层数及其神经元数目。 如何适宜地选取隐含层神经元的数目还没有确定的规律可以指导,但是,隐含层神经元数目是否合适对整个网络是否能够正常工作具有重要的甚至是决定性的意义。隐含层神经元数第22卷第4期2002年12月 振动、测试与诊断Jo ur nal of Vibr ation,M easur em ent &Diag no sis V o l.22No.4 D ec.2002 国家自然科学基金资助项目(编号:59775025)。 收稿日期:2001-07-09;修改稿收到日期:2001-12-03。

复杂网络主要拓扑参数的matlab实现

%% 求网络图中各节点的度及度的分布曲线 %% 求解算法：求解每个节点的度，再按发生频率即为概率，求P(k) %A————————网络图的邻接矩阵 %DeD————————网络图各节点的度分布 %aver_DeD———————网络图的平均度 N=size(A,2); DeD=zeros(1,N); for i=1:N % DeD(i)=length(find((A(i,:)==1))); DeD(i)=sum(A(i,:)); end aver_DeD=mean(DeD); if sum(DeD)==0 disp('该网络图只是由一些孤立点组成'); return; else figure; bar([1:N],DeD); xlabel('节点编号n'); ylabel('各节点的度数K'); title('网络图中各节点的度的大小分布图'); end figure; M=max(DeD); for i=1:M+1; %网络图中节点的度数最大为M,但要同时考虑到度为0的节点的存在性 N_DeD(i)=length(find(DeD==i-1)); % DeD=[2 2 2 2 2 2] end P_DeD=zeros(1,M+1); P_DeD(:)=N_DeD(:)./sum(N_DeD); bar([0:M],P_DeD,'r'); xlabel('节点的度 K'); ylabel('节点度为K的概率 P(K)'); title('网络图中节点度的概率分布图');

function [C,aver_C]=Clustering_Coefficient(A) %% 求网络图中各节点的聚类系数及整个网络的聚类系数 %% 求解算法：求解每个节点的聚类系数，找某节点的所有邻居，这些邻居节点构成一个子图 %% 从A中抽出该子图的邻接矩阵，计算子图的边数，再根据聚类系数的定义，即可算出该节点的聚类系数 %A————————网络图的邻接矩阵 %C————————网络图各节点的聚类系数 %aver———————整个网络图的聚类系数 N=size(A,2); C=zeros(1,N); for i=1:N aa=find(A(i,:)==1); %寻找子图的邻居节点 if isempty(aa) disp(['节点',int2str(i),'为孤立节点，其聚类系数赋值为0']); C(i)=0; else m=length(aa); if m==1 disp(['节点',int2str(i),'只有一个邻居节点，其聚类系数赋值为0']); C(i)=0; else B=A(aa,aa) % 抽取子图的邻接矩阵 C(i)=length(find(B==1))/(m*(m-1)); end end end aver_C=mean(C) function [D,aver_D]=Aver_Path_Length(A)

网络社区划分算法

网络社区划分算法 目录 ?1简介 ?2构建一个点击流网络 ?3网络社区划分的两种主要思路：拓扑分析和流分析 ?4拓扑分析 o 4.1计算网络的模块化程度Q-Modularity o 4.2计算网络的连边紧密度Edge betweenness o 4.3计算网络拉普拉斯矩阵的特征向量Leading eigenvector o 4.4通过fast greedy方法搜索网络模块化程度Q-Modularity的最大值 o 4.5通过multi level方法搜索网络模块化程度Q-Modularity的最大值 ?5流分析 o 5.1随机游走算法Walk Trap o 5.2标签扩散算法label propagation o 5.3流编码算法 the Map Equation o 5.4流层级算法 Role-based Similarity ?6总结 []简介 使用许多互联网数据，我们都可以构建出这样的网络，其节点为某一种信息资源，如图片，视频，帖子，新闻等，连边为用户在资源之间的流动。对于这样的网络，使用社区划分算法可以揭示信息资源之间的相关性，这种相关性的发现利用了用户对信息资源的处理信息，因此比起单纯使用资源本身携带的信息来聚类（例如，使用新闻包含的关键词对新闻资源进行聚类），是一种更深刻的知识发现。 假设我们手头有一批用户在一段期间内访问某类资源的数据。为了减少数据数理规模，我们一般只考虑最经常被访问的一批资源。因此在数据处理中，我们考虑UV（user visit）排名前V的资源，得到节点集合|V|，然后对于一个用户i在一段时间内（例如一天）内访问的资源，选择属于|V|的子集vi。如果我们有用户访问资源的时间，就可以按照时间上的先后顺序，从vi中产生vi-1条有向边。如果我们没有时间的数据，可以vi两两间建立联系，形成vi(vi-1)/2条无向边。因为后者对数据的要求比较低，下文中，暂时先考虑后者的情况。对于一天内的n个用户做这个操作，最后将得到的总数为的连边里相同的边合并，得到|M|个不同的边，每条边上都带有权重信息。 这样，我们就得到了V个节点，M条边的一个加权无向网络，反应的是在一天之内用户在主要的信息资源间的流动情况。在这个网络上，我们可以通过社区划分的算法对信息资源进行分类。

复杂网络聚类及其在神经网络中的应用

Network World ? 网络天地Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程? 9【关键词】复杂网络聚类 神经网络 算法 聚 类分析 计算机网络技术的出现，推动了人类社 会文明的快速发展，大数据时代以指数增长的 速度创造着越来越多的数据。在以数据库为核 心的信息技术背景下，聚类分析在数据挖掘中 的使用，能够有效加快对信息的定位，并且， 结合神经网络的发展需要，聚类分析法的应用 范围更加广阔。 1 复杂网络研究概述 所谓复杂网络，是指具有一定组织性、吸 引子、小世界、无标度中部分或全部性质的网 络，并在结构与形式方面存在较高的自相似性。 这一概念早在上个世纪90年代就已经得到广 泛认同，计算机网络技术的发展，验证了复杂 网络中的节点度分布服从幂律分布的特点，并 在此基础上建立了无标度网络模型。自此，关 于复杂网络结构的研究进入到新的技术领域。 关于复杂网络的研究，我国虽然起步较 晚，但是，凭借众多研究人员的努力，我国复 杂网络研究的进展速度惊人，在相关领域的渗 透速度令世界各国瞩目。经过长期的研究发现， 复杂网络普遍具有的社团结构特征，以及与之 相对应的社团结构算法，为复杂网络聚类分析 法的提出奠定了基础。 2 人工神经网络的研究现状 互联网技术的出现，重新定义了人类所 了解的世界，与现实世界相似，互联网创造了 一个虚拟的世界，并且，在这一虚拟世界中， 也要严格遵守相关“生存规则”。随着互联网 技术在生物技术、人工智能等领域的不断渗透， 关于人工神经网络的研究逐渐浮出水面。复杂网络聚类及其在神经网络中的应用 文/高超 早期人工神经网络的发展受技术条件的限制，多停留在理论研究阶段，直至1957年，ERosenblat 所提出的感知器模型，为人工神经网络技术的工程化应用创造了可能。在此之后，关于人工神经网络的研究进入到了“黄金时期”，各种具有创新性的理论研究成果，为人工神经网络的实践应用提供了理论支撑，实验室中的相关研究结果，同样证明了这一技术的可行性。3 几种常见的复杂网络聚类分析方法在神经网络技术实现过程中，所使用到的复杂网络聚类分析法主要包括K-Lin 算法、传统谱平分法、分裂算法。3.1 K-Lin算法基于对贪婪算法的研究，B.W.kernighan 和S.Lin 提出了一个新的聚类算法“K-Lin 算法”，该算法将已知网络进行社团划分，利用增益函数表达两个大小已知社团内部变数与连接两个社团变数的差值Q 。通过对比Q 值，其中Q 值最大的划分网络就是最佳的社团结构，在不断的试探过程中，得到最佳算法。然而，K-Lin 算法也存在的一定的缺陷，这就是必须事先知道两个社团的大小，否则，计算结果将存在不确定性。正因为此，K-Lin 算法不能够应用于位置网络大小的实际网络之中。3.2 传统谱平分法在计算机图形分割的实现过程中，基于Laplace 矩阵特征值的谱平分法得到了较为广泛的应用，这是由于传统谱平分法能够严格执行数学理论的各项要求。基于Laplace 矩阵特征值的谱平分法根据无向量图G 对应的对称矩阵L 的不同特征值与特征向量进行网络区分，其复杂程度较高，其中主要运算内容是对特征矩阵向量的求解。由于传统谱平分法在使用过程中需要将网络进行一定比例的划分，因此，对复杂网络的首次二分结果，将直接影响到今后网络划分的正确性，所以，采用传统谱平分法存在一定的算法冗余情况，其效果也并不理想。3.3 分裂算法在实际使用过程中，分列算法则依据网络节点对的相似程度对节点对的边进行删除，在这一行为的不断重复过程中，整个复杂网络也就被划分成了多个社团。研究人员可以根据社团划分的情况，随时终止算法进程，以避免复杂网络过度分割后的情况出现。如图1所示，在水平虚线逐渐下移的过程中，复杂网络中的社团个数不断增加，当水平虚线移至最底端时，也就达到了这一复杂网络的最小社团划分单位。4 基于CNM聚类优化的RBF神经网络算法由于RBF 网络中隐含基层函数的中心选取会对整体网络的收敛特性造成一定的影响，同时也会降低网络精度，这导致了RBF 神经网络所具有的优势得不到有效发挥。然而，研究人员发现，在使用了CNM 聚类算法的情况下，RBF 神经网络原本存在的问题得到了明显改善，网络质量、稳定性、精度均得到了不同程度的提高。基于CNM 聚类优化下的RBF 神经网络算法思想如图2所示。5 总结在计算机网络信息技术快速发展的今天，大数据技术的应用范围不断扩大，为实现对数据的有效管理和使用，则需要采用科学的复杂网络聚类分析方法，对神经网络进行优化，使其在实际应用中的范围更加广阔。参考文献 [1]孙丹,万里明,孙延风,梁艳春.一种改进的RBF 神经网络混合学习算法[J].吉林大学学报(理学版),2010(05).[2]安娜,谢福鼎,张永,刘绍海.一种基于GN 算法的文本概念聚类新方法[J].计算机工程与应用,2008(14).[3]杨博, 刘大有,金弟,马海宾.复杂网络聚类方法[J].软件学报,2009(01).作者单位中国地质大学(武汉)计算机学院 湖北省武 汉市 430074 图1：基于树状图记录算法的复杂网络社团分割结果图2：CNM 聚类优化下的RBF 神经网络算法思想流程示意图

关于卷积神经网络损失函数的改进算法

第39卷 第1期 高 师 理 科 学 刊 Vol. 39 No.1 2019年 1月 Journal of Science of Teachers′College and University Jan. 2019 文章编号：1007-9831（2019）01-0023-05 关于卷积神经网络损失函数的改进算法 徐振忠 （广东工业大学 应用数学学院，广东 广州 510520） 摘要：经典的卷积神经网络模型损失函数在设计时只考虑输出与标签之间的比较，没有涉及到图片之间的差异．为了提高卷积神经网络模型提取特征的差异，提出了基于Triplet network模型约束的卷积神经网络模型，这种方法提高了卷积神经网络提取有效特征的能力，减少数据集数量对于模型的影响. 在MNIST数据集和cifar-10数据集上进行实验，提出的新模型在这２个数据集上比经典的卷积神经网络模型识别效果更好. 关键词：卷积神经网络；Triplet network模型；反馈调节 中图分类号：TP391文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2019.01.007 An improved algorithm for the loss function of convolution neural networks XU Zhen-zhong （School of Applied Mathematics，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510520，China） Abstract：The loss function of classical convolution neural network model only considers the comparison between output and label，but does not involve the difference between pictures．In order to improve the difference of feature extraction from convolutional neural network model，proposes a convolution neural network model based on Triplet network model constraint．This method improves the ability of convolution neural network in extracting effective features and reduces the infection due to the dataset′ number．MINIST datasets and cifar-10 datasets will be tested for certifying the effectiveness of this methed，and the result shows that the new model is better than the classical convolutional neural network model in recognition of these two datasets． Key words：convolution neural network；Triplet network model；back propagation 1980年，Fukushima根据Huble和Wiesel[1]的研究提出了多层感知机[2]．多层感知机为卷积神经网络的出现奠定了重要的基础．Lecun[3]等在Fukushima的研究基础上采用BP算法建立了卷积神经网络（CNN）模型并运用到手写字符的识别上，并取得了一定的效果，该模型被称为LeNet-5．LeNet-5是最基本的CNN 模型，该模型包括输入层、卷积层、池化层、全连接层和输出层．后面的研究者大多在这个模型的基础上进行相应的改进．目前，对于经典CNN模型的改进大体从5个方面进行：（1）CNN结构的层数，如增加卷积层和池化层的数目，改变它们的顺序[4-5]；（2）卷积核的大小和连接方式，如选择大小不同的卷积核进行组合[6-7]；（3）池化的方式，如最大值池化和均值池化[8-9]；（4）激活函数的选择，如sigmoid函数、tanh 函数和ReLU函数[10-11]；（5）损失函数的选择，如采用不同的损失函数或在损失函数上加上相应的正则约 束[12-13]．本文在经典CNN模型损失函数的基础上加了Triplet Network[14]的正则约束，得到基于Triplet network 模型约束的深度学习算法CNN模型（简称为TCNN）．在经典CNN模型的损失函数中加入同类和异类的2 收稿日期：2018-10-05 作者简介：徐振忠（1992-），男，广东雷州人，在读硕士研究生，从事深度学习和图像识别及处理研究．E-mail：745007440@https://www.docsj.com/doc/7f9745054.html,

小脑模型神经网络改进算法的研究

第23卷　第4期 1997年7月自　动　化　学　报AC T A AU TO M A T ICA SIN ICA V o l.23,N o.4Jul,1997 小脑模型神经网络改进算法的研究 1) 刘　慧 许晓鸣 张钟俊 (上海交通大学自动化系　上海　200030)摘　要　该文介绍了小脑模型神经网络的基本原理,在分析Albus [1]算法的基础上,指出了 该算法在批量学习时的缺陷.针对批量学习提出了相应的改进算法,并证明了该算法的收敛 性,仿真结果表明了该改进算法具有收敛速度快的特点. 关键词　神经网络,杂凑编码,联想网络,CM AC.1)　留学回国人员科研基金资助课题. 收稿日期　1995-04-101　引言 自1982年H o pfield 发表了关于反馈神经网络的文章以及Rumelha rt 等人发表了专著PDP 以来,在世界范围内掀起了研究神经网络的热潮.近年来,人工神经元网络和人工智能在控制界中的应用研究正在兴起和蓬勃发展,特别是神经网络具有充分逼近任意复杂非线性函数的能力,为解决复杂的非线性问题开辟了一条控制的具有特殊联想功能的神经网络CM AC(Cerebellar Mo del Articula tion Co ntroller). CM AC 神经网络是由J .S .Albus [2]在1975年提出的.它与Perceptro n 网相似,虽然 从每个神经元看其关系是一种线性关系,但从结果总体看CM AC 模型适合于非线性的映射关系.同时它的算法是十分简单的δ算法,所以速度很快.它把输入在一个多维状态空间中的量,映射到一个比较小的有限区域.只要对多维状态空间中部分样本进行学习,就可达到轨迹学习和控制的解,因此特别适合于机器人的轨变学习控制,实时学习控制,非线性函数映射,以及模式识别等领域.CM AC 具有自适应的作用,并且易于硬件化实现.图1　CM AC 网格的模型结构 2　CM AC 的基本原理 CM AC 的简单结构模型如图1 所示,输入空间S 由所有可能的输 入向量S i 组成,CM AC 网络将其 接受到的任何输入,通过感知器M 映射到一个很大的联想存储器A 中的c 个单元.输入空间邻近的两 个输入向量在存储器A 中有部分重叠的单元;距离越近,重叠越多.

二部图社区划分算法的实现与验证

二部图社区划分算法的实现与验证 2015年6月

摘要 二分网络是复杂网络的网络表现形式之一，二部图是描述二分网络的工具。对于二分网络的社区划分研究通常用以下方法：一种方法是把二分网络以无权投影或加权投影的方式投影到单分网络中进行社区划分。但是这种方法有个缺点：它会把原始二分网络上的一部分信息丢失，导致实验结果不准。另一种方法是直接在二分网络上进行网络社区划分，这种方法很好的避免了上一种方法中投影造成的实验误差。 PageRank算法是Google的网页排序算法，是Google用来衡量网页的重要性的算法，该算法根据人们对这个网页的点击率来衡量网页的受欢迎程度从而得出该网页的排序，该算法是随机游走理论的一个典型应用模型。 对二分网络单侧节点进行社区划分的研究是具有重要的实际意义的。基于能量在网络中的转移概率和模块度思想，本文将PageRank算法用于二分社交网络的社区发现中，具体内容是利用二分社交网络节点间的连接关系，构造PageRank算法适用的概率转移矩阵，并利用不同维度的两个PageRank矩阵的联合运算，实现对二部图中单侧节点的社区划分，并计算出Q值。该算法通过模拟能量在网络中转移的过程，利用各个节点的能量在网络中转移后收到的其他节点的能量作为社区之间合并的依据，并用模块度作为判断社区划分好坏程度的标准。最后将PR算法用于典型网络（南非妇女网络）上测试。 关键词：二分网络；PR算法；模块度；随机游走理论；社区划分

Abstract Bipartite network is one form of the network performance in complex networ- ks,bipartite figure is a tool of describing bipartite network.For the research of bipartite net- work community division,there are usually two ways.One way is to divide the bipartite network into the one-mode network in the form of a unweighted projection or weighted projection for community division.However,this method come with a disadvantage:it will lose some information of the orginal bipartite network,which leads to the experimental results inaccurate.Another way is to divide the network community directly on the bipartite net- work.This method can avoid the error caused by the first method. PageRank algorithm is a page ranking algorithm which Google used to measure the importance of web page algorithm.It can measure webpage popularity according to the web hits and get the page ranking.This algorithm is a typical application model of random walk theory. The research on the community division of the unilateral nodes in bipartite network has very important practical significance.Based on energy transfer probability in the network and modularity thought,this article use PageRank algorithm for bipartite social network community discovery,specific content is using the bipartite social connection relationship between network nodes to construct the probability transfer matrix for PageRank algorithm.By using different dimensions of two PageRank matrix for compu- tation to realize the unilateral nodes in the bipartite figure community division and cal- culate Q value.This algorithm simulate the energy transfer process in the network,take the energy of each node in the network transfer energy received after other nodes as the basis of merger,use modularity as the judgement of community division.At last,the PageRank algorithm is used for testing in the typical network(south Africa women’s network). Keywords: bipartite network; PR algorithm; modularity; random walk theory; community division

复杂网络聚类方法

ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@https://www.docsj.com/doc/7f9745054.html, Journal of Software, Vol.20, No.1, January 2009, pp.54?66 https://www.docsj.com/doc/7f9745054.html, doi: 10.3724/SP.J.1001.2009.03464 Tel/Fax: +86-10-62562563 ? by Institute of Software, the Chinese Academy of Sciences. All rights reserved. ? 复杂网络聚类方法 杨博1,2, 刘大有1,2+, LIU Jiming3, 金弟1,2, 马海宾1,2 1(吉林大学计算机科学与技术学院,吉林长春 130012) 2(吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室,吉林长春 130012) 3(香港浸会大学计算机科学系, 香港) Complex Network Clustering Algorithms YANG Bo1,2, LIU Da-You1,2+, LIU Jiming3, JIN Di1,2, MA Hai-Bin1,2 1(College of Computer Science and Technology, Jilin University, Changchun 130012, China) 2(Key Laboratory of Symbolic Computation and Knowledge Engineering for the Ministry of Education, Jilin University, Changchun 130012, China) 3(Department of Computer Science, Hong Kong Baptist University, Hong Kong, China) + Corresponding author: E-mail: dyliu@https://www.docsj.com/doc/7f9745054.html, Yang B, Liu DY, Liu J, Jin D, Ma HB. Complex network clustering algorithms. Journal of Software, 2009, 20(1):54?66. https://www.docsj.com/doc/7f9745054.html,/1000-9825/3464.htm Abstract: Network community structure is one of the most fundamental and important topological properties of complex networks, within which the links between nodes are very dense, but between which they are quite sparse. Network clustering algorithms which aim to discover all natural network communities from given complex networks are fundamentally important for both theoretical researches and practical applications, and can be used to analyze the topological structures, understand the functions, recognize the hidden patterns, and predict the behaviors of complex networks including social networks, biological networks, World Wide Webs and so on. This paper reviews the background, the motivation, the state of arts as well as the main issues of existing works related to discovering network communities, and tries to draw a comprehensive and clear outline for this new and active research area. This work is hopefully beneficial to the researchers from the communities of complex network analysis, data mining, intelligent Web and bioinformatics. Key words: complex network; network clustering; network community structure 摘要: 网络簇结构是复杂网络最普遍和最重要的拓扑属性之一,具有同簇节点相互连接密集、异簇节点相互连 接稀疏的特点.揭示网络簇结构的复杂网络聚类方法对分析复杂网络拓扑结构、理解其功能、发现其隐含模式、预 测其行为都具有十分重要的理论意义,在社会网、生物网和万维网中具有广泛应用.综述了复杂网络聚类方法的研 究背景、研究意义、国内外研究现状以及目前所面临的主要问题,试图为这个新兴的研究方向勾画出一个较为全面 ? Supported by the National Natural Science Foundation of China under Grant Nos.60496321, 60503016, 60573073, 60873149 (国家 自然科学基金); the National High-Tech Research and Development Plan of China under Grant No.2006AA10Z245 (国家高技术研究发 展计划(863)) Received 2008-06-17; Accepted 2008-08-28