基於復雜網絡的機器學習方法

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isbn號碼:9787111611493
叢書系列:智能科學與技術叢書
圖書標籤:
  • 復雜網絡
  • 社交網絡分析
  • 數據分析
  • 機器學習
  • 地理學
  • 人工智能
  • 復雜網絡
  • 機器學習
  • 數據挖掘
  • 圖算法
  • 網絡科學
  • 人工智能
  • 模式識彆
  • 關聯分析
  • 信息科學
  • 算法
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具體描述

洞悉結構與模式:探索信息世界的新視角 這是一本關於如何利用圖形化思維和算法工具來理解和分析復雜係統的書籍。它深入探討瞭那些由眾多相互連接的實體組成的龐大網絡,例如社交網絡中的人際關係、生物體內的基因調控、互聯網上的信息流動、城市中的交通脈絡,乃至金融市場中的交易關係。這些網絡因其內在的連接方式、節點的重要程度以及信息傳播的路徑,展現齣超越個體簡單疊加的復雜特性。 本書的核心在於,它將這些復雜的網絡視為一種“結構”,一種承載著豐富信息的“語言”。我們不再僅僅關注網絡中的單個節點或邊緣,而是將重點放在節點之間的關係、這些關係所形成的模式、以及這些模式如何影響整體係統的行為。通過解析這些結構,我們可以揭示隱藏在數據背後的深刻規律,預測未來的發展趨勢,甚至設計齣更優化的係統。 為瞭達到這一目的,本書將帶領讀者走進計算科學的前沿領域,重點介紹一係列強大的分析和建模工具。這些工具並非孤立存在,而是緊密協同,共同構建起一套強大的分析框架。 首先,我們關注網絡的構建與錶示。任何深入的分析都始於準確地捕捉和錶示網絡的結構。我們將學習如何將現實世界中的復雜係統轉化為數學模型,如何用圖論的語言來描述節點和邊,以及如何選擇閤適的圖錶示方法來契閤不同類型的數據。這包括鄰接矩陣、鄰接錶等基本錶示法,以及更復雜的錶示,如用於捕獲節點特徵的節點屬性圖。 接著,我們將深入網絡的基本屬性分析。瞭解網絡的整體結構是至關重要的第一步。本書將介紹一係列衡量網絡特徵的指標,例如節點的度(連接數量)、中心性(重要程度,包括度中心性、介位中心性、接近中心性、特徵嚮量中心性等),以及網絡的聚類係數、平均路徑長度、社群結構(社區檢測)等。這些指標能夠幫助我們識彆網絡中的關鍵節點、重要的連接,以及信息傳播的潛在路徑。 然後,我們將重點介紹如何從網絡結構中提取有意義的信息。這部分將觸及如何利用網絡的結構屬性來預測未知的連接(鏈接預測)、識彆具有相似行為或角色的節點(節點分類)、發現隱藏的群體(社群發現),以及理解信息在網絡中的傳播機製(傳染病模型、信息傳播模型)。這些技術在許多領域都有著廣泛的應用,例如推薦係統、欺詐檢測、疾病傳播預測等。 此外,本書還將探討如何利用這些網絡分析技術來解決實際問題。我們將通過一係列案例研究,展示如何將復雜的網絡模型應用於不同領域。例如,在社交網絡分析中,我們如何識彆意見領袖和傳播熱點;在生物信息學中,如何分析基因調控網絡來理解疾病機製;在推薦係統中,如何利用用戶與商品的交互網絡來提供個性化推薦;在交通網絡中,如何優化路綫規劃以減少擁堵。 最後,本書還將展望網絡分析領域的最新發展和未來趨勢。隨著數據規模的爆炸式增長和計算能力的不斷提升,網絡分析技術也在持續演進。我們將探討如何將深度學習等前沿技術與網絡分析相結閤,以應對更復雜、更大規模的網絡問題,以及在隱私保護、可解釋性等方麵的新挑戰和新機遇。 這本書的目標是為那些希望深入理解復雜係統、挖掘數據價值、並利用計算方法解決實際問題的讀者提供一個全麵而深入的指導。它不僅僅是一本技術手冊,更是一種看待世界、分析信息的新視角。通過本書的學習,您將能夠更有信心地應對數據洪流,洞察隱藏在結構中的智慧,並為您的研究或工作帶來革新性的解決方案。

作者簡介

目錄資訊

譯者序
前言
作者簡介
符號列錶
第1章概述
1.1背景
1.2本書主要內容
1.3本書結構
參考文獻
第2章復雜網絡
2.1圖論簡介
2.1.1圖的定義
2.1.2圖的連通性
2.1.3路徑和環路
2.1.4子圖
2.1.5樹和森林
2.1.6圖的矩陣錶示
2.2網絡演化模型
2.2.1隨機網絡
2.2.2小世界網絡
2.2.3無標度網絡
2.2.4隨機聚類網絡
2.2.5核心邊緣網絡
2.3復雜網絡的統計描述
2.3.1度和度相關性
2.3.2距離和路徑
2.3.3網絡結構
2.3.4網絡中心性
2.3.5復雜網絡度量方法的分類
2.4復雜網絡上的動力學過程
2.4.1隨機遊走
2.4.2惰性隨機遊走
2.4.3自避行走
2.4.4遊客漫步
2.4.5流行病傳播
2.5本章小結
參考文獻
第3章機器學習
3.1引言
3.2監督學習
3.2.1數學錶達式和基本假設
3.2.2主要算法
3.3無監督學習
3.3.1數學錶達式和基本假設
3.3.2主要算法
3.4半監督學習
3.4.1研究目的
3.4.2數學錶達式和基本假設
3.4.3主要算法
3.5基於網絡的機器學習方法概述
3.6本章小結
參考文獻
第4章網絡構建技術
4.1引言
4.2相似性與相異性
4.2.1定義
4.2.2基於嚮量形式的相似性函數實例
4.3嚮量數據的網絡轉化
4.3.1k近鄰和半徑網絡
4.3.2k近鄰和半徑組閤的網絡構建技術
4.3.3b匹配網絡
4.3.4綫性鄰域網絡
4.3.5鬆弛綫性鄰域網絡
4.3.6聚類啓發式網絡
4.3.7重疊直方圖網絡
4.3.8其他網絡構建技術
4.4時間序列數據的網絡轉化
4.4.1周期網絡
4.4.2相關網絡
4.4.3循環網絡
4.4.4轉移網絡
4.5網絡構建方法分類
4.6非結構化數據網絡轉化的難點
4.7本章小結
參考文獻
第5章基於網絡的監督學習
5.1引言
5.2典型的基於網絡的監督學習技術
5.2.1基於k關聯圖的分類算法
5.2.2網絡學習工具:NetKit
5.2.3易訪問啓發式的分類算法
5.3本章小結
參考文獻
第6章基於網絡的無監督學習
6.1引言
6.2社團檢測算法
6.2.1相關概念
6.2.2數學錶達式和基本假設
6.2.3前沿技術綜述
6.2.4社團檢測基準
6.3典型的基於網絡的無監督學習技術
6.3.1介數
6.3.2模塊度最大化
6.3.3譜平分法
6.3.4基於粒子競爭模型的社團檢測
6.3.5變色龍算法
6.3.6基於空間變換和群體動力學的社團檢測
6.3.7同步方法
6.3.8重疊社團挖掘
6.3.9網絡嵌入與降維
6.4本章小結
參考文獻
第7章基於網絡的半監督學習
7.1引言
7.2數學假設
7.3典型的基於網絡的半監督學習技術
7.3.1最大流和最小割
7.3.2高斯隨機場和調和函數
7.3.3Tikhonov正則化框架
7.3.4局部和全局一緻性算法
7.3.5附著法
7.3.6模塊化方法
7.3.7相互作用力
7.3.8判彆式遊走
7.4本章小結
參考文獻
第8章基於網絡的監督學習專題研究:高級數據分類
8.1引言
8.2問題提齣
8.3高級分類模型
8.3.1高級分類模型的總體思路
8.3.2混閤分類框架的構建
8.4高級分類器的構建方法
8.4.1傳統的基於網絡度量方法的高級分類器構建
8.4.2基於隨機遊走的高級分類器構建
8.5高級分類器的數值分析
8.5.1高級分類器應用樣本
8.5.2參數敏感性分析
8.6應用:手寫數字識彆
8.6.1相關研究
8.6.2手寫數字數據集MNIST
8.6.3圖像相似性計算算法
8.6.4混閤分類框架中的低級分類技術
8.6.5混閤分類器的性能
8.6.6手寫數字識彆樣本8.7本章小結
參考文獻
第9章基於網絡的無監督學習專題研究:隨機競爭學習
9.1引言
9.2隨機競爭學習算法模型
9.2.1模型原理
9.2.2轉移矩陣的推導
9.2.3隨機非綫性動力係統的定義
9.2.4計算社團數目的方法
9.2.5重疊結構的檢測方法
9.2.6參數敏感性分析
9.2.7收斂分析
9.3模型的理論分析
9.3.1數學分析
9.3.2粒子競爭模型與傳統的多粒子隨機遊走
9.3.3樣本分析
9.4重疊節點及社團檢測的數值分析
9.4.1紮卡裏空手道俱樂部網絡
9.4.2海豚社交網絡
9.4.3《悲慘世界》人物關係網絡
9.5應用:手寫數字識彆和字母聚類
9.5.1數據集情況
9.5.2最優粒子數和集簇數
9.5.3手寫數字或字母聚類
9.6本章小結
參考文獻
第10章基於網絡的半監督學習專題研究:隨機競爭閤作學習
10.1引言
10.2隨機競爭閤作模型
10.2.1半監督學習與無監督學習的差異
10.2.2半監督學習環境
10.2.3競爭轉移矩陣的修正
10.2.4係統初始條件的修正
10.3模型的理論分析
10.3.1數學分析
10.3.2樣本分析
10.4模型的數值分析
10.4.1人工閤成數據集上的模擬
10.4.2真實數據集上的模擬
10.5應用:錯誤標記數據集上的錯誤標簽傳播檢測和預防
10.5.1問題提齣
10.5.2錯誤標記訓練集的檢測
10.5.3錯誤標簽傳播的預防
10.5.4競爭閤作模型學習係統的修正
10.5.5參數敏感性分析
10.5.6計算機模擬
10.6本章小結
參考文獻
· · · · · · (收起)

讀後感

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

用戶評價

评分☆☆☆☆☆

當我在書店看到《基於復雜網絡的機器學習方法》這本書時,我立即被這個書名所吸引。我一直對如何從海量數據中發現隱藏的模式和規律感到著迷,而復雜網絡提供瞭一種獨特的視角來理解事物之間的相互聯係。我一直認為,許多現實世界中的問題,例如信息傳播、疾病擴散、金融風險等,都可以在復雜網絡的框架下進行建模和分析。而機器學習,作為當前人工智能領域的核心技術,能夠賦予我們從這些網絡中學習和預測的能力。我非常期待這本書能夠詳細介紹如何構建和分析復雜網絡,以及如何將各種機器學習算法有效地應用於網絡數據。例如,我一直對如何利用圖神經網絡(GNNs)來處理圖結構數據感到好奇,希望能在這本書中找到深入的講解。此外,對於如何處理網絡中的節點屬性、邊屬性以及網絡本身的動態性,我也非常關注。這本書的標題暗示瞭它將提供一種係統性的方法來解決這些問題,並且可能包含一些前沿的研究成果。我相信,閱讀這本書將會極大地拓寬我的視野,並為我提供解決實際問題的強大工具。

评分☆☆☆☆☆

“基於復雜網絡的機器學習方法”——這個書名,對我來說,代錶著一種能夠洞察事物深層聯係和規律的強大能力。我一直對如何從紛繁復雜的數據中提煉齣有價值的信息感到著迷,而復雜網絡提供瞭一種極佳的視角來審視事物間的相互作用。無論是分析社交網絡中的信息傳播,還是理解生物體內的信號通路,抑或是預測金融市場的風險,都離不開對網絡結構的深入理解。而機器學習,作為一種能夠從數據中學習並做齣預測的強大工具,與復雜網絡的結閤,無疑會解鎖許多新的可能性。我迫切地想知道這本書會如何闡述這種結閤的理論基礎,以及如何在實踐中應用。我尤其關注書中是否會介紹如何利用圖神經網絡(GNNs)等專門為圖結構數據設計的深度學習模型,來解決各種復雜的網絡分析問題。此外,如何有效地處理現實世界中網絡數據的稀疏性、動態性和異質性,也是我非常感興趣的方麵。這本書的齣現,讓我看到瞭一個係統性地掌握和應用這一前沿技術的希望。

评分☆☆☆☆☆

一本關於“基於復雜網絡的機器學習方法”的書,光是聽名字就讓我覺得內容會非常充實且具有前瞻性。我一直認為,現實世界中的許多現象,從社會互動到生物係統,都可以用網絡模型來錶示,而理解這些網絡的結構和動力學對於揭示其內在規律至關重要。機器學習,作為一種強大的數據分析和模式識彆工具,與網絡分析的結閤,無疑會帶來許多令人興奮的應用。我希望這本書能夠深入探討如何構建反映真實世界關係的復雜網絡,並在此基礎上應用機器學習技術。我尤其感興趣的是書中是否會討論如何處理不同類型的網絡連接,例如有嚮圖、加權圖、多層圖等,以及如何選擇最適閤這些網絡的機器學習模型。此外,對於如何從網絡結構中提取有用的特徵,以供機器學習模型使用,我也充滿期待。例如,社區檢測算法、中心性度量等,這些都是復雜網絡分析中的重要組成部分,我希望書中能有詳細的介紹和與機器學習結閤的應用實例。這本書的齣現,無疑為我提供瞭一個深入探索這一交叉領域的寶貴機會。

评分☆☆☆☆☆

對於“基於復雜網絡的機器學習方法”這個書名,我首先想到的是其強大的理論深度和廣泛的應用前景。我一直對如何從紛繁復雜的數據中挖掘齣深層規律著迷,而復雜網絡恰恰提供瞭一種審視事物之間相互作用的強大框架。想象一下,一個社會網絡,每個人都是一個節點,朋友關係是邊;一個生物基因調控網絡,基因是節點,調控關係是邊;甚至是一個交通網絡,城市是節點,道路是邊。這些看似不同的係統,都可以用復雜網絡的語言來描述。而機器學習,則為我們提供瞭從這些網絡結構中學習、預測和分類的能力。我非常好奇書中會如何闡述這種結閤的理論基礎,例如,如何將圖論中的概念與機器學習的算法相結閤,以及如何利用網絡拓撲特徵來增強機器學習模型的錶達能力。我尤其期待書中能探討一些高級的主題,比如如何進行網絡嵌入,將高維的網絡結構映射到低維嚮量空間,以便於後續的機器學習分析。同時,對於動態復雜網絡的研究,也就是網絡結構會隨時間變化的場景,也是我非常感興趣的方嚮,希望書中能有所涉及。這本書的齣現,為我提供瞭一個學習如何係統性地分析和理解這些復雜係統的絕佳機會。

评分☆☆☆☆☆

我必須說,這本書的標題“基於復雜網絡的機器學習方法”著實讓我眼前一亮,激起瞭我濃厚的興趣。我從事的是一個需要處理大量關聯性數據的工作,一直以來都在尋找能夠更有效地理解和利用這些數據的方法。復雜網絡理論以其獨特的視角,將事物間的關係網絡化,這與我日常工作中遇到的數據結構非常相似。而機器學習,作為當前數據分析和預測的利器,其在處理海量數據、發現隱藏模式方麵的能力毋庸置疑。將兩者結閤,聽起來就像是為我量身定製的解決方案。我非常期待書中能夠提供具體的案例研究,展示這些方法在不同領域的實際應用,比如在客戶關係管理中識彆關鍵影響者,在供應鏈優化中分析節點間的依賴關係,或者在風險評估中構建信用網絡模型。我尤其關注書中在處理大規模、高維度復雜網絡數據時的技術細節,以及如何評估模型的性能和魯棒性。在實際操作中,如何有效地特徵工程,以及如何選擇和調整機器學習算法以適應復雜網絡數據的特性,都是需要深入理解的關鍵。這本書的齣版,無疑為我提供瞭一個寶貴的學習資源,讓我能夠係統地學習和掌握這一前沿技術,並將其應用於解決實際工作中的難題,我相信這會極大地提升我的工作效率和決策水平。

评分☆☆☆☆☆

當我第一次看到“基於復雜網絡的機器學習方法”這本書時,我的內心就湧起一股強烈的求知欲。我一直認為,現實世界是由無數相互連接的節點和關係構成的復雜係統,而理解這些係統的本質,離不開對復雜網絡的研究。同時,機器學習作為一種強大的數據分析和預測工具,在信息時代扮演著越來越重要的角色。將這兩者結閤,在我看來,是一種必然的趨勢,也代錶著一種強大的研究範式。我非常期待這本書能夠提供一個係統性的框架,指導我如何將機器學習的方法應用到復雜網絡的研究中。例如,我希望書中能詳細介紹如何構建反映真實世界關係的復雜網絡模型,以及如何從中提取有意義的特徵。同時,對於如何選擇和應用閤適的機器學習算法來分析這些網絡數據,例如圖分類、節點分類、鏈接預測等,我也充滿好奇。我尤其關注書中是否會探討一些前沿的圖嵌入技術,以及如何應對現實網絡中的噪聲和不確定性。這本書的齣版,無疑為我提供瞭一個深入理解和掌握這一交叉領域知識的絕佳平颱。

评分☆☆☆☆☆

坦白說,“基於復雜網絡的機器學習方法”這個書名,讓我眼前一亮,有一種“挖到寶藏”的感覺。我一直緻力於研究如何從非結構化、關聯性極強的數據中提取有價值的信息,而復雜網絡和機器學習的結閤,正是解決這類問題的關鍵。在我看來,現實世界中的許多係統,無論是人際關係、交通網絡、還是生物體內的相互作用,都可以被視為復雜的網絡。理解這些網絡的結構和動態,對於做齣更明智的決策至關重要。而機器學習,則提供瞭強大的工具來分析和建模這些網絡。我迫切地想知道書中是如何將這兩者巧妙地結閤起來的。我尤其關注書中會介紹哪些經典的復雜網絡模型,以及它們在不同應用場景下的適用性。同時,對於如何將機器學習算法,特彆是深度學習算法,應用於圖結構數據的分析,例如圖捲積網絡(GCNs)或者圖注意力網絡(GATs),我也充滿瞭好奇。我希望書中能夠提供清晰的解釋和生動的例子,幫助我理解這些算法背後的原理,以及它們是如何在復雜網絡環境中發揮作用的。這本書的齣現,無疑為我提供瞭一個係統學習和掌握這一強大工具集的絕佳途徑。

评分☆☆☆☆☆

這本書的標題“基於復雜網絡的機器學習方法”讓我想到瞭一個充滿潛力的研究方嚮。我一直對如何從高維、非結構化數據中提取有意義的見解感到興奮,而復雜網絡提供瞭一種強大的工具來理解事物之間的關係。在我的工作領域,我們經常需要處理包含大量節點和連接的數據,例如用戶行為日誌、産品之間的關聯、或者供應鏈中的物流節點。這些都可以被看作是復雜的網絡。而機器學習,尤其是深度學習,在處理這類數據方麵展現齣瞭驚人的能力。我非常期待這本書能夠提供一個清晰的框架,指導我如何將機器學習方法應用到復雜網絡分析中。我尤其想知道書中是否會介紹一些關於圖嵌入(graph embedding)的技術,這是一種將節點和網絡結構映射到低維嚮量空間的方法,使得我們可以方便地使用各種機器學習算法。此外,如何評價一個復雜網絡上的機器學習模型的性能,以及如何處理網絡中的不平衡數據,也是我非常關心的問題。這本書的齣現,讓我看到瞭一個能夠係統學習和掌握這一強大技術集的希望。

评分☆☆☆☆☆

一本引人入勝的書籍,雖然我還沒來得及深入閱讀,但從我匆匆翻閱的幾章來看,其標題“基於復雜網絡的機器學習方法”本身就充滿瞭吸引力。我一直對如何將不同領域的前沿技術融閤感到好奇,尤其是機器學習,這個在數據爆炸時代日漸成為核心驅動力的技術,如果能與復雜網絡這一描述事物之間相互聯係和演化的強大工具相結閤,那必然能解鎖很多 heretofore 難以解決的問題。想象一下,在社交網絡中分析信息傳播的模式,或者在生物網絡中探究疾病的傳播機製,亦或是在金融網絡中預測市場波動,這些場景都離不開復雜網絡的視角。而機器學習則能為我們提供強大的數據分析和模式識彆能力,幫助我們從這些龐大的網絡數據中提取有價值的信息,做齣精準的預測和決策。這本書的齣現,恰好填補瞭我在這一交叉領域知識的空白,讓我看到瞭將理論知識應用於實踐的曙光。我尤其期待書中能夠詳細闡述如何構建有效的復雜網絡模型,以及如何選擇和應用閤適的機器學習算法來分析這些網絡。例如,圖神經網絡(GNN)作為近些年發展迅速的一個領域,與復雜網絡分析有著天然的契閤度,我希望書中能對其有深入的探討。此外,如何處理現實世界中復雜網絡的稀疏性、動態性以及異質性,也是我非常關注的問題。這本書的目錄和簡介讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待,我相信它將為我打開一扇新的視野,提供解決實際問題的有力工具。

评分☆☆☆☆☆

“基於復雜網絡的機器學習方法”——這個書名,對我而言,簡直是打開瞭一扇新世界的大門。我一直以來都在尋找能夠更深入地理解和分析事物之間相互作用和關聯性的方法。而復雜網絡,以其獨特的視角,將現實世界中的係統視為由節點和邊構成的網絡,這與我工作中遇到的許多數據結構天然契閤。想象一下,社交網絡中朋友的連接、生物體內的基因調控、甚至城市間的交通聯係,都可以用復雜網絡的語言來描述。而機器學習,作為當今數據科學領域的重鎮,無疑為我們提供瞭強大的工具來從這些網絡中提取信息、發現模式、做齣預測。我非常期待這本書能夠深入淺齣地講解如何將這兩者有效地結閤起來。我尤其關注書中是否會介紹一些經典的圖算法,以及如何將常見的機器學習模型,如支持嚮量機、決策樹、甚至是深度學習模型,適配到圖結構數據上。同時,對於如何處理實際應用中遇到的復雜網絡問題,例如噪聲、缺失數據、以及網絡的動態演化,我也希望書中能給齣一些實用的指導和解決方案。

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