异质信息网络助力中国移动智慧家庭大屏数据分析

随着科技的飞速发展和人们生活水平的不断提高，智慧家庭成为了未来家居生活的新趋势。智慧家庭通过各种智能设备、传感器等，能够实现对家庭生活的全面感知和智能化管理。截至2023年上半年，中国移动宽带用户规模近2.86亿户，家庭宽带客户数超过2.55亿户，净增1,115万户；家庭市场收入达到649亿元，同比增长9.3%；千兆家庭宽带客户规模到达6,036万户，渗透率达到23.7%。移动高清客户规模达到 2.01 亿，家庭客户综合ARPU达到43.3元。（数据来源：中国移动有限公司.中国移动2023年中期业绩）

针对智慧家庭领域庞大规模的业务数据，传统的建模方式往往采用同质建模方式，这种方式将不同智能设备建模视为同质的单一节点，而在这个过程中，抛弃了真实网络中不同智能设备所蕴含的丰富的网络结构信息与自身属性信息，使得建模过程中出现信息缺失，极大的影响了数据分析的相关性能。面对愈发庞大的家庭智能设备规模与常态化的智能设备使用，传统的同质信息网络建模方式已经无法满足多样化的数据分析使用需求。为了避免大量丰富信息被浪费，异质信息网络的应用便成为了智慧家庭数据分析的更优选择。

什么是异质信息网络？

异质信息网络是一种复杂的信息网络，包含了节点和边，并且节点和边具有一种或多种类型。与同质信息网络仅包含单一类型节点和边不同，异质信息网络包含全面的结构信息和丰富的语义信息。在智慧家庭中，异质信息网络可以涵盖各种设备、传感器、人员等，以及它们之间的交互和关系。这种网络包含了全面的结构信息和丰富的语义信息，可以用于表示不同类型对象之间的复杂关系和链接。这些更丰富的信息，也同时能够辅助数据挖掘，更好的满足当前大模型的庞大数据量需求。

为什么要建模成为异质信息网络？

作为数据挖掘的重要研究方向，在过去的近20年里，网络分析方法已经被深入研究，并且应用在很多数据挖掘任务，这些工作往往将网络化数据建模成同质信息网络，提出了例如Node2Vec、SDNE等广泛使用的网络嵌入方法，在许多领域产生了较好的效果。然而，近年来大量涌现的家庭智能设备为家庭网络带来了更多不同类型的对象和对象之间复杂的交互。将这些相互作用的对象建模为同质网络是很困难的，相反将其建模成异质信息网络却是很自然的方式。

大数据的一个显著特征是数据的多样性，作为半结构化的表示方法，首先异质信息网络可以有效建模和处理复杂多样的数据；其次，异质信息网络是融合更多信息的有效工具。与同质网络相比，异质网络可以融合更多类型的对象及其复杂交互关系，也可以融合多个社交网络平台的信息；最后，异质信息网络包含丰富的语义。在异质网络中，不同类型的对象和链接共存，它们具有不同的语义含义。而更为丰富的语义信息能够带来更小维度的知识发现。

图1 家庭场景下的异质信息网络示意图

在实际生活中，绝大多数的真实交互网络都是多种类型的对象的相互交互。如图1所示为一个家庭场景下的异质信息网络示意图，在这个网络之中，包含多种类型的对象（如用户，手机，智能音箱，智能设备），而在这些对象之中，存在有复杂的交互关系，如用户与手机、用户与智能音箱、手机与智能设备，智能音响与智能设备等不同的关联关系，而智能音箱既能被手机操控，同时也可以被用来操控其他的智能设备。在这个网络中，天然的存在有多种节点与不同的链接关系。如果将其以同质信息网络方式建模，只是抽取了这些实际交互系统的部分信息，会损失节点属性信息与节点间丰富的连接关系的信息。因此，在这样的网络下，建模成为异质信息网络才能更好的保留网络中所蕴含的结构与属性信息。

在家庭领域应用异质信息网络有什么作用？

首先，智慧家庭中包含了各种各样的智能设备，如智能电视、智能空调、智能照明、智能门锁等。这些设备可以作为异质信息网络中的节点，而它们之间的通信、数据传输等可以作为边。通过这种网络结构，我们可以更全面地了解家庭的生活习惯和行为模式，从而进行更精准的数据分析和预测。通过联动性的分析各种智能家居设备的数据，例如空调、照明、电视等设备的开关状态、使用时间、内容浏览习惯等，可以深入了解家庭成员的生活作息、喜好和行为习惯。这些信息对于个性化推荐、家庭安全和设备维护等方面具有重要意义。

图2 异质信息网络在家庭领域的应用

其次，异质信息网络还可以帮助我们更好地管理和优化家庭设备的运行。结合大模型强大的数据挖掘能力，通过整体分析不同家庭智能设备的运行数据和使用情况，可以综合获取不同场景下最为合理的设备开关时间、调节温度和湿度等参数，实现节能减排和优化家庭能源消耗的目的。同时，对于一些需要共享资源的设备，例如智能冰箱、智能烤箱等，可以通过异质信息网络建模的丰富信息进行协同管理和优化，以提高资源的利用效率和设备的整体性能。

图3 通过异质信息网络管理和优化家庭设备运行

此外，异质信息网络还可以在智慧家庭的安全防范方面发挥重要作用。通过分析智能安防设备的数据，例如监控摄像头、门窗传感器等，可以实时监测家庭的异常情况，如入侵、火灾等，并及时向用户发送警报信息。此外，通过对进入家庭的成员异常行为进行分析，还可以在无摄像头环境下识别潜在的入侵风险或安全隐患，从而提前向用户预警采取相应的防范措施。

异质信息网络在中国移动大屏业务领域的应用

随着电子商务的快速发展，消费者对于在线购物的需求和期望也在不断升级。如何在海量商品中挑选出最符合消费者需求的商品，并以合理的顺序进行展示，已成为运营人员面临的一大挑战。为了解决以上问题，目前异质信息网络模型已被广泛应用于中国移动大屏业务领域，可以更好地帮助运营人员实施运营策略，指导业务运营。

以江西省爱家生活平台为例，中国移动数智大屏数据分析平台基于异质信息网络对脱敏后数据进行建模，通过“数据收集和处理、数据脱敏、构建异质信息网络、网络嵌入”等关键环节，将不同类型的数据（文本、图像等）转换为网络结构，包含不同类型的数据节点（如用户节点、商品节点、时间节点等），以及他们之间的不同类型的关系（如浏览关系、购买关系等），从而进行更深入的挖掘。

在双11期间，基于异质信息网络模型，对江西省爱家生活业务用户的使用时间段偏好、月度订购区别、订购权益偏好等特性对商品权益领取数量进行链路预测，得出用户偏好权益顺序为京东E卡权益、支付宝水电煤代金券、盒马鲜生礼品卡等。因此，运营人员针对性的调整大屏端爱家生活上架权益展示顺序及桌面权益展示位置，推动江西省日新增注册用户提升60%，最高日订购提升91%。

目前，中国移动数智大屏数据分析平台已经同步应用于移动高清乡村电视，爱家生活等多品类大屏端创新业务，平台已对接河南、陕西、江西、宁夏等多个省份，累计覆盖用户超1000万。

异质信息网络在智慧家庭数据分析中扮演了至关重要的角色。通过异质信息网络建模智慧家庭数据，不仅可以帮助我们更全面地了解家庭生活和人员行为，还可以进行更精准的数据分析和预测，为个性化推荐、家庭安全和设备维护等方面提供有力支持。随着技术的不断进步和应用场景的不断扩展，异质信息网络将在中国移动智慧家庭领域发挥出更大的作用和价值。