标签传播算法 - 人工智能平台 PAI

标签传播分类为半监督的分类算法，原理为用已标记节点的标签信息去预测未标记节点的标签信息。标签传播分类组件能够输出图中所有节点对应的标签及其权重占比。

算法说明

在算法执行过程中，每个节点的标签按相似度传播给相邻节点，在节点传播的每一步，每个节点根据相邻节点的标签来更新自己的标签。与该节点相似度越大，其相邻节点对其标注的影响权值越大，相似节点的标签越趋于一致，其标签就越容易传播。在标签传播过程中，保持已标注数据的标签不变，使其像一个源头把标签传向未标注数据。最终，当迭代过程结束时，相似节点的概率分布也趋于相似，可以划分到同一个类别中，从而完成标签传播过程。

配置组件

方法一：可视化方式

在Designer工作流页面添加标签传播分类组件，并在界面右侧配置相关参数：

参数类型	参数	描述
字段设置	顶点表：选择顶点列	点表的点所在列。
	顶点表：选择标签列	点表的点的标签所在列。
	顶点表：选择权值列	点表的点的权重所在列。
	边表：选择源顶点列	边表的起点所在列。
	边表：选择目标顶点列	边表的终点所在列。
	边表：选择权值列	边表边的权重所在列。
参数设置	最大迭代次数	最大迭代次数，默认值为30。
	阻尼系数	阻尼系数，默认值为0.8。
	收敛系数	收敛系数，默认值为0.000001。
执行调优	进程数	作业并行执行的节点数。数字越大并行度越高，但是框架通讯开销会增大。
执行调优	进程内存	单个作业可使用的最大内存量，单位：MB，默认值为4096。如果实际使用内存超过该值，会抛出`OutOfMemory`异常。

方法二：PAI命令方式

使用PAI命令配置标签传播分类组件参数。您可以使用SQL脚本组件进行PAI命令调用，详情请参见场景4：在SQL脚本组件中执行PAI命令。

PAI -name LabelPropagationClassification
    -project algo_public
    -DinputEdgeTableName=LabelPropagationClassification_func_test_edge
    -DfromVertexCol=flow_out_id
    -DtoVertexCol=flow_in_id
    -DinputVertexTableName=LabelPropagationClassification_func_test_node
    -DvertexCol=node
    -DvertexLabelCol=label
    -DoutputTableName=LabelPropagationClassification_func_test_result
    -DhasEdgeWeight=true
    -DedgeWeightCol=edge_weight
    -DhasVertexWeight=true
    -DvertexWeightCol=label_weight
    -Dalpha=0.8
    -Depsilon=0.000001;

参数	是否必选	默认值	描述
inputEdgeTableName	是	无	输入边表名。
inputEdgeTablePartitions	否	全表读入	输入边表的分区。
fromVertexCol	是	无	输入边表的起点所在列。
toVertexCol	是	无	输入边表的终点所在列。
inputVertexTableName	是	无	输入点表名称。
inputVertexTablePartitions	否	全表读入	输入点表的分区。
vertexCol	是	无	输入点表的点所在列。
outputTableName	是	无	输出表名。
outputTablePartitions	否	无	输出表的分区。
lifecycle	否	无	输出表的生命周期。
workerNum	否	未设置	作业并行执行的节点数。数字越大并行度越高，但是框架通讯开销会增大。
workerMem	否	4096	单个作业可使用的最大内存量，单位：MB，默认值为4096。如果实际使用内存超过该值，会抛出`OutOfMemory`异常。
splitSize	否	64	数据切分的大小，单位：MB。
hasEdgeWeight	否	false	输入边表的边是否有权重。
edgeWeightCol	否	无	输入边表边的权重所在列。
hasVertexWeight	否	false	输入点表的点是否有权重。
vertexWeightCol	否	无	输入点表的点的权重所在列。
alpha	否	0.8	阻尼系数。
epsilon	否	0.000001	收敛系数。
maxIter	否	30	最大迭代次数。

使用示例

添加SQL脚本组件，输入以下SQL语句生成训练数据。

drop table if exists LabelPropagationClassification_func_test_edge;
create table LabelPropagationClassification_func_test_edge as
select * from
(
    select 'a' as flow_out_id, 'b' as flow_in_id, 0.2 as edge_weight
    union all
    select 'a' as flow_out_id, 'c' as flow_in_id, 0.8 as edge_weight
    union all
    select 'b' as flow_out_id, 'c' as flow_in_id, 1.0 as edge_weight
    union all
    select 'd' as flow_out_id, 'b' as flow_in_id, 1.0 as edge_weight
)tmp
;
drop table if exists LabelPropagationClassification_func_test_node;
create table LabelPropagationClassification_func_test_node as
select * from
(
    select 'a' as node,'X' as label, 1.0 as label_weight
    union all
    select 'd' as node,'Y' as label, 1.0 as label_weight
)tmp;

对应的数据结构图：

添加SQL脚本组件，输入以下PAI命令进行训练。

drop table if exists ${o1};
PAI -name LabelPropagationClassification
    -project algo_public
    -DinputEdgeTableName=LabelPropagationClassification_func_test_edge
    -DfromVertexCol=flow_out_id
    -DtoVertexCol=flow_in_id
    -DinputVertexTableName=LabelPropagationClassification_func_test_node
    -DvertexCol=node
    -DvertexLabelCol=label
    -DoutputTableName=${o1}
    -DhasEdgeWeight=true
    -DedgeWeightCol=edge_weight
    -DhasVertexWeight=true
    -DvertexWeightCol=label_weight
    -Dalpha=0.8
    -Depsilon=0.000001;

右击上一步的组件，选择查看数据 > SQL脚本的输出，查看训练结果。

| node | tag | weight              |
| ---- | --- | ------------------- |
| a    | X   | 1.0                 |
| c    | X   | 0.5370370370370371  |
| c    | Y   | 0.4629629629629629  |
| b    | X   | 0.16666666666666666 |
| b    | Y   | 0.8333333333333333  |
| d    | Y   | 1.0                 |