1.一种基于多图卷积神经网络的中药推荐方法,其特征在于,包括中医数据特征聚合阶段和中药预测阶段;所述中医数据特征聚合阶段采用两个独立的GCN对症状、证型、状态要素数据进行特征聚合、提取,从而为每个样本获得具有丰富信息的特征向量;所述中药预测阶段采用多层感知机MLP对聚合后的特征进行分类,从而对每一味中药算出一个概率值,表示其被推荐的概率;
所述采用两个独立的GCN,对于输入的症状组Xps,分别对症状‑证型‑症状图Ts和症状‑状态要素‑状态图Se进行图卷积操作来实现特征聚合,从而挖掘出具有症状、症状间关系、证型信息的嵌入表示Zpt和具有症状、症状间关系、状态要素信息的嵌入表示Zpe;最后将两者进行融合,从而得到具有症状、症状间关系、证型、状态要素信息的嵌入表示Zps;
对症状‑状态要素‑状态图Se和症状‑证型‑症状图Ts进行特征聚合的方式如下:
症状对其一阶邻居节点的聚合过程被定义为:
其中,Wpe为权重矩阵,bpe为偏置矩阵,ReLU()为非线性激活函数;
症状‑证型‑症状图Ts的节点聚合过程被定义为:
其中,Wpt为权重矩阵,bpt为偏置矩阵;
此外,为了捕获高阶症状邻居的信息,还进一步将特征聚合扩展到多个层,以获取更大的感受野;对于更高的层次第i+1阶,仅使用权重和偏置来进行特征聚合;其聚合过程被定义为:
2.根据权利要求1所述的一种基于多图卷积神经网络的中药推荐方法,其特征在于,症状‑证型‑症状图Ts和症状‑状态要素‑状态图Se的构建方法如下:对于数据集中的每一个处方p表示为:{sp={s1,s2,...,sk},hp={h1,h2,...,hm},tsp={ts1,ts2,...,tsj},sep={se1,se2,...,sez}},其中,sp为处方的症状集合,hp为处方的草药集合,tsp为处方的证型集合,sep为处方的状态要素集合;将Se和Ts表示为无向图,则分别用一个k×k的症状关系矩阵来表示它们;Se图关系矩阵中的元素由以下关系来进行定义:其中,SEs1,s2表示为症状s1与症状s2之间的关系,se(3)表示3个及以上不同状态要素的集合;此构图方式将状态要素信息隐藏于症状图的拓扑结构之中;同理,用如下关系来定义Ts图的关系矩阵:其中,tsj代表任意一种证型;此构图方式将中医证型信息隐藏于症状图的拓扑结构之中。
3.根据权利要求1所述的一种基于多图卷积神经网络的中药推荐方法,其特征在于,对于 和 使用矩阵拼接操作来对它们进行融合,其表示如下:
4.根据权利要求1所述的一种基于多图卷积神经网络的中药推荐方法,其特征在于,所述采用多层感知机MLP对聚合后的特征进行分类,最终得到一组中药集合的方式为:对于每个样本,在中医数据特征聚合阶段提取出具有丰富信息的特征向量表示后,使用多层感知机MLP进行分类预测,从而对每一味中药计算出一个概率值,表示其被推荐的概率。
5.根据权利要求1所述的一种基于多图卷积神经网络的中药推荐方法,其特征在于,所述中药预测阶段采用多标签交叉熵损失函数作为损失函数,其被定义为:其中,H表示中药的种类数;th和yh分别代表着实际标签和预测值,th∈{0,1},0≤yh≤1。