深度聚类最近引起了极大的关注。尽管取得了显着的进展,但以前的大多数深度聚类作品仍有两个局限性。首先,其中许多集中在某些基于分布的聚类损失上,缺乏通过对比度学习来利用样本(或增强)关系的能力。其次,他们经常忽略了间接样本结构信息,从而忽略了多尺度邻里结构学习的丰富可能性。鉴于这一点,本文提出了一种新的深聚类方法,称为图像聚类,其中包括对比度学习和多尺度图卷积网络(IcicleGCN),该网络(ICICELGCN)也弥合了卷积神经网络(CNN)和图形卷积网络(GCN)之间的差距。作为对比度学习与图像聚类任务的多尺度邻域结构学习之间的差距。所提出的IcicleGCN框架由四个主要模块组成,即基于CNN的主链,实例相似性模块(ISM),关节群集结构学习和实例重建模块(JC-SLIM)和多尺度GCN模块(M -GCN)。具体而言,在每个图像上执行了两个随机增强,使用两个重量共享视图的骨干网络用于学习增强样品的表示形式,然后将其馈送到ISM和JC-SLIM以进行实例级别和集群级别的对比度分别学习。此外,为了实施多尺度的邻域结构学习,通过(i)通过(i)层次融合的层相互作用和(ii)共同自适应学习确保他们的最后一层,同时对两个GCN和自动编码器进行了同时培训。层输出分布保持一致。多个图像数据集上的实验证明了IcicleGCN优于最先进的群集性能。
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由于其通过深层神经网络的共同表示学习和聚类的能力,近年来,深层聚类引起了人们的关注。在其最新发展中,对比度学习已成为一种有效的技术,可实质性地提高深度聚类的性能。但是,现有的基于学习的基于对比的深层聚类算法主要集中于一些精心设计的增强(通常具有有限的转换以保留结构),被称为薄弱的增强,但不能超越弱化的增强,以探索更多的机会(随着更具侵略性的转变甚至严重的扭曲)。在本文中,我们提出了一种被称为强烈增强的对比聚类(SACC)的端到端深群集方法,该方法将传统的两夸大视图范式扩展到多种视图,并共同利用强大而弱的增强,以增强深层聚类。特别是,我们利用具有三重共享权重的骨干网络,在该网络中,强烈的增强视图和两个弱化的视图均融合在一起。基于主链产生的表示,弱进行弱化的视图对和强力视图对同时被利用用于实例级的对比度学习(通过实例投影仪)和群集级的对比度学习(通过群集投影仪),与主链一起可以以纯监督的方式共同优化。五个具有挑战性的图像数据集的实验结果表明,我们的SACC方法优于最先进的方法。该代码可在https://github.com/dengxiaozhi/sacc上找到。
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Recently the deep learning has shown its advantage in representation learning and clustering for time series data. Despite the considerable progress, the existing deep time series clustering approaches mostly seek to train the deep neural network by some instance reconstruction based or cluster distribution based objective, which, however, lack the ability to exploit the sample-wise (or augmentation-wise) contrastive information or even the higher-level (e.g., cluster-level) contrastiveness for learning discriminative and clustering-friendly representations. In light of this, this paper presents a deep temporal contrastive clustering (DTCC) approach, which for the first time, to our knowledge, incorporates the contrastive learning paradigm into the deep time series clustering research. Specifically, with two parallel views generated from the original time series and their augmentations, we utilize two identical auto-encoders to learn the corresponding representations, and in the meantime perform the cluster distribution learning by incorporating a k-means objective. Further, two levels of contrastive learning are simultaneously enforced to capture the instance-level and cluster-level contrastive information, respectively. With the reconstruction loss of the auto-encoder, the cluster distribution loss, and the two levels of contrastive losses jointly optimized, the network architecture is trained in a self-supervised manner and the clustering result can thereby be obtained. Experiments on a variety of time series datasets demonstrate the superiority of our DTCC approach over the state-of-the-art.
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Vision Transformer(VIT)表明了其比卷积神经网络(CNN)的优势,其能够捕获全球远程依赖性以进行视觉表示学习。除了VIT,对比度学习是最近的另一个流行研究主题。尽管以前的对比学习作品主要基于CNN,但一些最新的研究试图共同对VIT进行建模和对比度学习,以增强自我监督的学习。尽管取得了很大的进步,但这些VIT和对比学习的组合主要集中在实例级对比度上,这些对比度通常忽略了全球聚类结构的对比度,并且缺乏直接学习聚类结果(例如图像)的能力。鉴于这一点,本文提出了一种端到端的深层图像聚类方法,称为对比群(VTCC)的视觉变压器(VTCC),据我们所知,该方法首次统一了变压器和对比度学习的对比度学习。图像聚类任务。具体而言,在微型批次中,在每个图像上执行了两个随机增强,我们利用具有两个重量分担视图的VIT编码器作为学习增强样品的表示形式。为了纠正VIT的潜在不稳定,我们结合了一个卷积茎,该卷积茎使用多个堆叠的小卷积而不是斑块投影层中的大卷积,将每个增强样品分为一系列斑块。通过通过主干学到的表示形式,实例投影仪和群集投影仪将进一步用于实例级对比度学习和全球聚类结构学习。在八个图像数据集上进行的广泛实验证明了VTCC的稳定性(在训练中)和优越性(在聚类性能中)比最先进的。
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归因图群集是图形分析字段中最重要的任务之一,其目的是将具有相似表示的节点分组到没有手动指导的情况下。基于图形对比度学习的最新研究在处理图形结构数据方面取得了令人印象深刻的结果。但是,现有的基于图形学习的方法1)不要直接解决聚类任务,因为表示和聚类过程是分开的; 2)过多地取决于图数据扩展,这极大地限制了对比度学习的能力; 3)忽略子空间聚类的对比度消息。为了适应上述问题,我们提出了一个通用框架,称为双重对比归因于图形聚类网络(DCAGC)。在DCAGC中,通过利用邻里对比模块,将最大化邻居节点的相似性,并提高节点表示的质量。同时,对比度自我表达模块是通过在自我表达层重建之前和之后最小化节点表示形式来构建的,以获得用于光谱群集的区分性自我表达矩阵。 DCAGC的所有模块均在统一框架中训练和优化,因此学习的节点表示包含面向群集的消息。与16种最先进的聚类方法相比,四个属性图数据集的大量实验结果显示了DCAGC的优势。本文的代码可在https://github.com/wangtong627/dual-contrastive-attributed-graph-cluster-clustering-network上获得。
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由于在建模相互依存系统中,由于其高效用,多层图已经在许多领域获得了大量的研究。然而,多层图的聚类,其旨在将图形节点划分为类别或社区,仍处于新生阶段。现有方法通常限于利用MultiView属性或多个网络,并忽略更复杂和更丰富的网络框架。为此,我们向多层图形聚类提出了一种名为Multidayer agal对比聚类网络(MGCCN)的多层图形聚类的通用和有效的AutoEncoder框架。 MGCCN由三个模块组成:(1)应用机制以更好地捕获节点与邻居之间的相关性以获得更好的节点嵌入。 (2)更好地探索不同网络中的一致信息,引入了对比融合策略。 (3)MGCCN采用自我监督的组件,可迭代地增强节点嵌入和聚类。对不同类型的真实图数据数据的广泛实验表明我们所提出的方法优于最先进的技术。
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现有的深度嵌入聚类工作仅考虑最深层的学习功能嵌入,因此未能利用来自群集分配的可用辨别信息,从而产生性能限制。为此,我们提出了一种新颖的方法,即深入关注引导的图形聚类与双自我监督(DAGC)。具体地,DAGC首先利用异质性 - 方向融合模块,以便于在每个层中自适应地集成自动编码器的特征和图形卷积网络,然后使用尺度明智的融合模块动态地连接不同层中的多尺度特征。这种模块能够通过基于注意的机制学习歧视特征。此外,我们设计了一种分配明智的融合模块,它利用群集分配直接获取聚类结果。为了更好地探索集群分配的歧视信息,我们开发了一种双重自我监督解决方案,包括软自我监督策略,具有三联kullback-Leibler发散损失和具有伪监督损失的硬自我监督策略。广泛的实验验证了我们的方法在六个基准数据集中始终如一地优于最先进的方法。特别是,我们的方法通过最佳基线超过18.14%的方法将ARI提高。
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Multi-view attributed graph clustering is an important approach to partition multi-view data based on the attribute feature and adjacent matrices from different views. Some attempts have been made in utilizing Graph Neural Network (GNN), which have achieved promising clustering performance. Despite this, few of them pay attention to the inherent specific information embedded in multiple views. Meanwhile, they are incapable of recovering the latent high-level representation from the low-level ones, greatly limiting the downstream clustering performance. To fill these gaps, a novel Dual Information enhanced multi-view Attributed Graph Clustering (DIAGC) method is proposed in this paper. Specifically, the proposed method introduces the Specific Information Reconstruction (SIR) module to disentangle the explorations of the consensus and specific information from multiple views, which enables GCN to capture the more essential low-level representations. Besides, the Mutual Information Maximization (MIM) module maximizes the agreement between the latent high-level representation and low-level ones, and enables the high-level representation to satisfy the desired clustering structure with the help of the Self-supervised Clustering (SC) module. Extensive experiments on several real-world benchmarks demonstrate the effectiveness of the proposed DIAGC method compared with the state-of-the-art baselines.
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聚类是一项基本的机器学习任务,在文献中已广泛研究。经典聚类方法遵循以下假设:数据通过各种表示的学习技术表示为矢量化形式的特征。随着数据变得越来越复杂和复杂,浅(传统)聚类方法无法再处理高维数据类型。随着深度学习的巨大成功,尤其是深度无监督的学习,在过去的十年中,已经提出了许多具有深层建筑的代表性学习技术。最近,已经提出了深层聚类的概念,即共同优化表示的学习和聚类,因此引起了社区的日益关注。深度学习在聚类中的巨大成功,最基本的机器学习任务之一以及该方向的最新进展的巨大成功所激发。 - 艺术方法。我们总结了深度聚类的基本组成部分,并通过设计深度表示学习和聚类之间的交互方式对现有方法进行了分类。此外,该调查还提供了流行的基准数据集,评估指标和开源实现,以清楚地说明各种实验设置。最后但并非最不重要的一点是,我们讨论了深度聚类的实际应用,并提出了应有的挑战性主题,应将进一步的研究作为未来的方向。
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这项工作为聚类提供了无监督的深入判别分析。该方法基于深层神经网络,旨在最大程度地减少群集内差异,并以无监督的方式最大化集群间差异。该方法能够将数据投射到具有紧凑和不同分布模式的非线性低维潜在空间中,以便可以有效地识别数据簇。我们进一步提供了该方法的扩展,以便可以有效利用可用的图形信息来提高聚类性能。带有或没有图形信息的图像和非图像数据的广泛数值结果证明了所提出的方法的有效性。
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深图形聚类,旨在揭示底层的图形结构并将节点划分为不同的群体,近年来引起了密集的关注。然而,我们观察到,在节点编码的过程中,现有方法遭受表示崩溃,这倾向于将所有数据映射到相同的表示中。因此,节点表示的鉴别能力是有限的,导致不满足的聚类性能。为了解决这个问题,我们提出了一种新颖的自我监督的深图聚类方法,通过以双向还原信息相关性来称呼双重关联减少网络(DCRN)。具体而言,在我们的方法中,我们首先将暹罗网络设计为编码样本。然后通过强制跨视图样本相关矩阵和跨视图特征相关矩阵分别近似两个标识矩阵,我们减少了双级的信息相关性,从而提高了所得特征的判别能力。此外,为了减轻通过在GCN中过度平滑引起的表示崩溃,我们引入了传播正规化术语,使网络能够利用浅网络结构获得远程信息。六个基准数据集的广泛实验结果证明了提出的DCRN对现有最先进方法的有效性。
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尽管图表学习(GRL)取得了重大进展,但要以足够的方式提取和嵌入丰富的拓扑结构和特征信息仍然是一个挑战。大多数现有方法都集中在本地结构上,并且无法完全融合全球拓扑结构。为此,我们提出了一种新颖的结构保留图表学习(SPGRL)方法,以完全捕获图的结构信息。具体而言,为了减少原始图的不确定性和错误信息,我们通过k-nearest邻居方法构建了特征图作为互补视图。该特征图可用于对比节点级别以捕获本地关系。此外,我们通过最大化整个图形和特征嵌入的相互信息(MI)来保留全局拓扑结构信息,从理论上讲,该信息可以简化为交换功能的特征嵌入和原始图以重建本身。广泛的实验表明,我们的方法在半监督节点分类任务上具有相当出色的性能,并且在图形结构或节点特征上噪声扰动下的鲁棒性出色。
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基于图形的多视图聚类,旨在跨多种视图获取数据分区,近年来接受了相当大的关注。虽然已经为基于图形的多视图群集进行了巨大努力,但它对各种视图融合特征仍然是一个挑战,以学习聚类的常见表示。在本文中,我们提出了一种新的一致多曲线图嵌入聚类框架(CMGEC)。具体地,设计了一种多图自动编码器(M-GAE),用于使用多图注意融合编码器灵活地编码多视图数据的互补信息。为了引导所学过的公共表示维护每个视图中相邻特征的相似性,引入了多视图相互信息最大化模块(MMIM)。此外,设计了一个图形融合网络(GFN),以探讨来自不同视图的图表之间的关系,并提供M-GAE所需的常见共识图。通过联合训练这些模型,可以获得共同的潜在表示,其从多个视图中编码更多互补信息,并更全面地描绘数据。三种类型的多视图数据集的实验表明CMGEC优于最先进的聚类方法。
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基于Web的交互可以经常由归因图表示,并且在这些图中的节点聚类最近受到了很多关注。多次努力已成功应用图形卷积网络(GCN),但由于GCNS已被显示出遭受过平滑问题的GCNS的精度一些限制。虽然其他方法(特别是基于拉普拉斯平滑的方法)已经报告了更好的准确性,但所有工作的基本限制都是缺乏可扩展性。本文通过将LAPLACIAN平滑与广义的PageRank相同,并将随机步行基于算法应用为可伸缩图滤波器来解决这一打开问题。这构成了我们可扩展的深度聚类算法RWSL的基础,其中通过自我监督的迷你批量培训机制,我们同时优化了一个深度神经网络,用于采样集群分配分配和AutoEncoder,用于群集导向的嵌入。使用6个现实世界数据集和6个聚类指标,我们表明RWSL实现了几个最近基线的结果。最值得注意的是,我们显示与所有其他深度聚类框架不同的RWSL可以继续以超过一百万个节点的图形扩展,即句柄。我们还演示了RWSL如何在仅使用单个GPU的18亿边缘的图表上执行节点聚类。
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Graph Contrastive Learning (GCL) has recently drawn much research interest for learning generalizable node representations in a self-supervised manner. In general, the contrastive learning process in GCL is performed on top of the representations learned by a graph neural network (GNN) backbone, which transforms and propagates the node contextual information based on its local neighborhoods. However, nodes sharing similar characteristics may not always be geographically close, which poses a great challenge for unsupervised GCL efforts due to their inherent limitations in capturing such global graph knowledge. In this work, we address their inherent limitations by proposing a simple yet effective framework -- Simple Neural Networks with Structural and Semantic Contrastive Learning} (S^3-CL). Notably, by virtue of the proposed structural and semantic contrastive learning algorithms, even a simple neural network can learn expressive node representations that preserve valuable global structural and semantic patterns. Our experiments demonstrate that the node representations learned by S^3-CL achieve superior performance on different downstream tasks compared with the state-of-the-art unsupervised GCL methods. Implementation and more experimental details are publicly available at \url{https://github.com/kaize0409/S-3-CL.}
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图级表示在各种现实世界中至关重要,例如预测分子的特性。但是实际上,精确的图表注释通常非常昂贵且耗时。为了解决这个问题,图形对比学习构造实例歧视任务,将正面对(同一图的增强对)汇总在一起,并将负面对(不同图的增强对)推开,以进行无监督的表示。但是,由于为了查询,其负面因素是从所有图中均匀抽样的,因此现有方法遭受关键采样偏置问题的损失,即,否定物可能与查询具有相同的语义结构,从而导致性能降解。为了减轻这种采样偏见问题,在本文中,我们提出了一种典型的图形对比度学习(PGCL)方法。具体而言,PGCL通过将语义相似的图形群群归为同一组的群集数据的基础语义结构,并同时鼓励聚类的一致性,以实现同一图的不同增强。然后给出查询,它通过从与查询群集不同的群集中绘制图形进行负采样,从而确保查询及其阴性样本之间的语义差异。此外,对于查询,PGCL根据其原型(集群质心)和查询原型之间的距离进一步重新重新重新重新重新享受其负样本,从而使那些具有中等原型距离的负面因素具有相对较大的重量。事实证明,这种重新加权策略比统一抽样更有效。各种图基准的实验结果证明了我们的PGCL比最新方法的优势。代码可在https://github.com/ha-lins/pgcl上公开获取。
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基于自动编码器的深度子空间聚类(DSC)广泛用于计算机视觉,运动分割和图像处理。但是,它在自我表达的矩阵学习过程中遇到了以下三个问题:由于简单的重建损失,第一个对于学习自我表达权重的信息较小;第二个是与样本量相关的自我表达层的构建需要高计算成本。最后一个是现有正规化条款的有限连接性。为了解决这些问题,在本文中,我们提出了一个新颖的模型,名为“自我监督的深度”子空间聚类(S $^{3} $ CE)。具体而言,S $^{3} $ CE利用了自我监督的对比网络,以获得更加繁荣的特征向量。原始数据的局部结构和密集的连接受益于自我表达层和附加熵 - 标准约束。此外,具有数据增强的新模块旨在帮助S $^{3} $ CE专注于数据的关键信息,并通过光谱聚类来提高正面和负面实例的聚类性能。广泛的实验结果表明,与最先进的方法相比,S $^{3} $ CE的出色性能。
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Inspired by the impressive success of contrastive learning (CL), a variety of graph augmentation strategies have been employed to learn node representations in a self-supervised manner. Existing methods construct the contrastive samples by adding perturbations to the graph structure or node attributes. Although impressive results are achieved, it is rather blind to the wealth of prior information assumed: with the increase of the perturbation degree applied on the original graph, 1) the similarity between the original graph and the generated augmented graph gradually decreases; 2) the discrimination between all nodes within each augmented view gradually increases. In this paper, we argue that both such prior information can be incorporated (differently) into the contrastive learning paradigm following our general ranking framework. In particular, we first interpret CL as a special case of learning to rank (L2R), which inspires us to leverage the ranking order among positive augmented views. Meanwhile, we introduce a self-ranking paradigm to ensure that the discriminative information among different nodes can be maintained and also be less altered to the perturbations of different degrees. Experiment results on various benchmark datasets verify the effectiveness of our algorithm compared with the supervised and unsupervised models.
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由于多源信息集成的能力,多视图聚类吸引了很多关注。尽管在过去几十年中已经提出了许多高级方法,但其中大多数通常忽略了弱监督信息的重要性,并且无法保留多种视图的特征属性,从而导致聚类性能不令人满意。为了解决这些问题,在本文中,我们提出了一种新颖的深度观看半监督聚类(DMSC)方法,该方法在网络填充过程中共同优化了三种损失,包括多视图集群损失,半监督的成对约束损失损失和多个自动编码器重建损失。具体而言,基于KL差异的多视图聚类损失被施加在多视图数据的共同表示上,以同时执行异质特征优化,多视图加权和聚类预测。然后,我们通过创新建议将成对约束集成到多视图聚类的过程中,通过执行所学到的必须链接样本的多视图表示(不能链接样本)是相似的(不同的),以便形成的聚类结构可以可以更可信。此外,与现有的竞争对手不同,该竞争对手仅保留网络填充期间每个异质分支的编码器,我们进一步建议调整完整的自动编码器框架,其中包含编码器和解码器。通过这种方式,可以缓解特定视图和视图共享特征空间的严重腐败问题,从而使整个培训程序更加稳定。通过在八个流行图像数据集上进行的全面实验,我们证明了我们提出的方法的性能要比最先进的多视图和单视竞争对手更好。
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图表表示学习(GRL)对于图形结构数据分析至关重要。然而,大多数现有的图形神经网络(GNNS)严重依赖于标签信息,这通常是在现实世界中获得的昂贵。现有无监督的GRL方法遭受某些限制,例如对单调对比和可扩展性有限的沉重依赖。为了克服上述问题,鉴于最近的图表对比学习的进步,我们通过曲线图介绍了一种新颖的自我监控图形表示学习算法,即通过利用所提出的调整变焦方案来学习节点表示来学习节点表示。具体地,该机制使G-Zoom能够从多个尺度的图表中探索和提取自我监督信号:MICRO(即,节点级别),MESO(即,邻域级)和宏(即,子图级) 。首先,我们通过两个不同的图形增强生成输入图的两个增强视图。然后,我们逐渐地从节点,邻近逐渐为上述三个尺度建立三种不同的对比度,在那里我们最大限度地提高了横跨尺度的图形表示之间的协议。虽然我们可以从微距和宏观视角上从给定图中提取有价值的线索,但是邻域级对比度基于我们的调整后的缩放方案提供了可自定义选项的能力,以便手动选择位于微观和介于微观之间的最佳视点宏观透视更好地理解图数据。此外,为了使我们的模型可扩展到大图,我们采用了并行图形扩散方法来从图形尺寸下解耦模型训练。我们对现实世界数据集进行了广泛的实验,结果表明,我们所提出的模型始终始终优于最先进的方法。
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