基于知识图谱与图神经网络下无线业务预测手段优化.pdf

SOFTWARE2023软 件第 44 卷 第 7 期2023 年Vol.44,No.7作者简介：陈淑娴（1991），女，广东广州人，硕士研究生，讲师，研究方向：图像处理。基于知识图谱与图神经网络下无线业务预测手段优化陈淑娴（广州科技职业技术大学，广东广州 510000）摘要：无线业务预测是指通过对历史数据的分析和未来趋势的研究，预测无线网络中各种业务的发展趋势和需求量。这对于无线网络的规划和管理至关重要，可以帮助网络提供更好的服务和资源利用。本文提出了一种基于知识图谱与图神经网络的无线业务预测方法。该方法首先将与无线业务相关的各种数据整合成知识图谱，然后使用图神经网络对知识图谱进行深度学习，得到业务间的相互影响程度，最后对未来的业务趋势进行预测。在本文中，我们主要的贡献在于将知识图谱和图神经网络相结合，以实现更准确的预测。关键词：知识图谱；图神经网络；无线业务预测手段中图分类号：TP316 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2023.07.020本文著录格式：陈淑娴.基于知识图谱与图神经网络下无线业务预测手段优化J.软件,2023,44(07):083-085Optimization of Wireless Service Prediction Method Based on Knowledge Map and Graph Neural NetworkCHEN Shuxian(Guangzhou Vocational and Technical University of Science and Technology,Guangzhou Guangdong 510000)【Abstract】：Wireless service prediction refers to predicting the development trend and demand of various services in wireless networks through the analysis of historical data and the study of future trends.This is very important for the planning and management of wireless network,and can help the network to provide better services and resource utilization.In this paper,a wireless service prediction method based on knowledge map and graph neural network is proposed.This method first integrates all kinds of data related to wireless services into a knowledge map,and then uses graph neural network to deeply learn the knowledge map.Finally,the wireless services are studied accordingly.In this paper,our main contribution lies in the combination of knowledge map and graph neural network to achieve more accurate prediction.【Key words】：knowledge map;graph neural network;wireless service prediction means设计研究与应用0 引言随着移动设备和无线通信技术的不断发展，无线网络和无线业务也得到了广泛应用和发展。无线网络是指在没有物理连接的情况下，通过无线信号进行通信和数据传输的网络。无线业务则是指在无线网络中进行的各种业务活动，如移动通信、移动互联网、物联网等。随着移动设备和无线通信技术的快速普及，无线网络和无线业务也呈现出了快速发展的趋势。据统计，目前全球有超过 70%的人口使用智能手机，而智能手机所依赖的无线网络也在不断升级和拓展。此外，物联网的快速发展也为无线业务的发展提供了更多的机遇。然而，随着无线网络和无线业务的不断发展，也带来了一系列的挑战和问题。同时，随着新型应用的不断涌现，无线网络的管理和规划也变得更加复杂。因此，预测无线业务的趋势和需求量，对于无线网络的规划和管理至关重要。只有通过准确的预测，才能更好地分配和利用资源，提供更好的服务和用户体验。预测无线业务对于无线网络规划和管理具有非常重要的意义。因此本文对基于知识图谱与图神经网络下无线业务预测手段优化进行相应的研究。1 知识图谱与图神经网络的研究1.1 知识图谱的概念与研究知识图谱是一种描述实体及其关系的语义网络，以图形结构来表示知识，可以为人工智能领域中的自然语84软 件第 44 卷 第 7 期SOFTWARE言理解、问答系统、推荐系统等提供强大的支持。知识图谱可以将大量的异构数据整合起来，形成语义上的一致性，为数据的利用和应用提供便利。知识图谱的研究主要包括以下方面：（1）知识表示：知识图谱中的知识需要以机器可读的形式进行表示。目前常用的知识表示方法包括本体论、RDF 三元组等。（2）知识抽取：知识图谱需要从各种数据源中抽取并集成知识。常用的知识抽取方法包括自然语言处理、信息提取等1。总之，知识图谱是人工智能领域中的重要技术之一，其应用前景广阔，有望成为未来智能化时代的关键基础设施之一。1.2 图神经网络的概念与研究图神经网络是一种应用于图数据的深度学习模型，近年来在社交网络分析、推荐系统、生物信息学等领域得到广泛应用。与传统的深度学习模型不同，图神经网络考虑了节点之间的关系，能够更好地挖掘图数据中的信息。图神经网络的研究主要围绕着网络表示学习和图卷积神经网络两个方向展开。网络表示学习是一种基于机器学习的技术，旨在将图形或网络中的节点映射到低维向量表示中，从而使节点可以在低维嵌入空间中进行比较和分类。在网络表示学习中，常用的方法包括基于图形的嵌入方法和基于子图的嵌入方法。基于图形的嵌入方法通过将整个图形视为一个单一的实体来学习节点的嵌入表示。而基于子图的嵌入方法则通过考虑图形中的子图来学习节点的嵌入表示。近年来，图神经网络成为网络表示学习领域的新兴研究方向。图神经网络是一种深度学习模型，旨在对节点和边在局部和全局上进行特征学习，从而学习节点的嵌入表示2。在网络表示学习和图神经网络的研究中，许多重要的算法和模型已经被提出。这些算法和模型在解决各种实际问题方面都取得了显著的成果。未来，随着深度学习和图形分析技术的不断发展，网络表示学习和图神经网络在更多的应用领域中将发挥更大的作用。图卷积神经网络（Graph Convolutional Network，GCN）是一种基于神经网络的图像识别技术。它是在图像识别领域中应用神经网络的一种拓展，能够处理具有复杂关系的非欧几里德数据，如社交网络、蛋白质网络、语义网络等。GCN 的主要思想是通过卷积操作将图像中的像素信息扩展到节点上，然后通过池化操作将节点信息汇总为图像级别的信息。具体而言，GCN 首先通过将每个节点的邻居节点信息合并到该节点的表示中，从而得到一个具有局部信息的节点表示。然后，通过使用卷积操作对每个节点的表示进行更新，并通过池化操作将节点的信息合并为图级别的信息。总之，GCN 在处理具有复杂关系的非欧几里德数据方面具有很大的优势，已经被广泛应用于社交网络分析、蛋白质网络分析、图像识别等领域，具有非常广泛的应用前景。未来，图神经网络的应用将会越来越广泛，为我们理解和分析复杂的图数据提供更多的可能性。2 基于知识图谱与图神经网络下无线业务预测手段的研究2.1 知识图谱下无线业务预测手段研究知识图谱作为一种新兴的人工智能技术，被广泛应用于各个领域。在无线通信领域，随着 5G 技术的不断发展和普及，越来越多的无线业务涌现出来，对于无线业务的预测和优化成为了热门的研究方向。而知识图谱的出现为无线业务预测提供了全新的思路。知识图谱下的无线业务预测手段主要是指通过对无线通信领域的相关知识进行建模，将各种无线业务的属性和特征进行抽象和形式化表示，构建出完整的知识图谱模型。在实际应用中，知识图谱下的无线业务预测手段具有多个优点。首先就是在知识图谱建模的过程中，能够融合多个领域的知识和数据，从而建立更为完整和全面的模型3。综上所述，知识图谱下的无线业务预测手段具有重要的研究价值和应用前景，将在未来的无线通信领域得到更广泛的应用和推广。2.2 图神经网络下无线业务预测手段研究图神经网络（Graph Neural Networks，GNN）作为一种新型的深度学习模型，在图数据挖掘、图像分类、社交网络分析等领域表现出了良好的性能。在无线业务预测领域，GNN 也得到了广泛的应用。首先，构建知识图谱，将无线业务的各种属性信息、用户信息和网络信息等通过三元组的方式表示为节点和边，构建出一个复杂的、带有丰富属性信息的知识图谱。再通过图嵌入表示方法，将知识图谱中的节点和边映射到低维向量空间中，以方便后续的处理和计算4。其次，采用 GNN 模型对知识图谱进行学习，将各个节点之间的关系进行建模，利用卷积神经网络或循环神经网络（Recurrent Neural Networks，RNN）的思想进行信息传递和聚合，从而得到一个更加全局和准确的图85陈淑娴：基于知识图谱与图神经网络下无线业务预测手段优化表示。最后，利用构建好的 GNN 模型对无线业务进行预测，预测结果可以为无线网络的规划和优化提供重要的参考依据。综上所述，GNN 模型在无线业务预测中的应用具有较大的潜力和优势，通过构建知识图谱和采用 GNN模型进行学习和预测，可以更加准确地描述和预测无线业务的复杂性和多样性，为无线网络的优化提供更加有效的手段。2.3 图神经网络对知识图谱的深度学习图神经网络是一种专门用于处理图结构数据的深度学习方法。知识图谱则是一种用于表示和管理知识的图结构数据，包括实体、属性和关系等。在利用 GNN 进行知识图谱的深度学习时，其逻辑严谨的处理流程如下：（1）数据表示：将知识图谱中的实体、属性和关系等信息转化为图结构数据，并将其表示为节点和边的形式。其中，每个实体对应一个节点，每个属性和关系对应一条边5。（2）特征提取：为每个节点提取特征，可以采用传统的特征提取方法，也可以通过GNN学习节点的特征表示。总的来说，利用 GNN 对知识图谱进行深度学习可以更好地利用知识图谱中的结构信息，从而更好地捕捉节点之间的关系和特征，并且可以应用于各种知识图谱相关的任务，如实体链接、知识图谱补全等。其处理流程逻辑严谨，具有很好的可解释性和可拓展性。2.4 知识图谱与图神经网络结合下无线业务研究知识图谱和图神经网络结合可以提高无线业务预测的准确性和效率，而知识图谱可以将无线业务中的实体和关系以图的形式表示出来，为图神经网络提供输入数据。具体而言，可以通过以下步骤进行研究：（1）知识图谱构建：通过采集、清洗和整合相关领域的数据，构建起一个包含实体、属性和关系的知识图谱。（2）图神经网络建模：在构建好的知识图谱上，使用图神经网络进行建模，将实体、属性和关系转化为向量表示，并在图上执行消息传递、节点更新等操作，从而预测未来的无线业务发展趋势。通过以上步骤，结合知识图谱和图神经网络，可以更加准确、全面地预测无线业务的发展趋势，帮助无线运营商更好地规划和管理无线网络。在知识图谱和图神经网络结合的框架下，可以充分利用无线业务领域的知识和数据，提高无线业务预测的准确性和效率，具有广阔的应用前景。3 总结本文综合运用了知识图谱和图神经网络的方法，提出了一种新的无线业务预测手段。本文此次的研究为无线网络业务预测提供了新的思路和方法。未来，我们可以进一步优化算法，提高预测精度，并将其应用于实际的无线网络中，为网络规划、优化和管理提供支持。此外，本研究还可以拓展到其他领域，如电信、物联网等，具有一定的推广应用价值。参考文献1 朱晓荣,彭柏,司羽,等.基于知识图谱的配电网综合评价J.现代电力,2022,39(6):677-684.2 白铂,刘玉婷,马驰骋,等.图神经网络J.中国科学(数学),2020,50(3):367-384.3 马帅,刘建伟,左信.图神经网络综述J.计算机研究与发展,2022,59(1):47-80.4 吴国栋,查志康,涂立静,等.图神经网络推荐研究进展J.智能系统学报,2020,15(1):14-24.5 徐增林,盛泳潘,贺丽荣,等.知识图谱技术综述J.电子科技大学学报,2016,45(4):589-606.