基于用戶行為特征的微博謠言檢測(cè)*

李艷君 張海軍 潘偉民

（新疆師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院 烏魯木齊 830054）

1 引言

盡管當(dāng)前情報(bào)學(xué)界并未對(duì)謠言進(jìn)行明確的定義與聲明，但大部分研究均認(rèn)為謠言是在網(wǎng)絡(luò)空間、社交圈等信息環(huán)境中，傳遞于用戶之間，并受到公眾關(guān)注的虛假信息［1］。新浪微博作為發(fā)展火熱的網(wǎng)絡(luò)交流工具之一，它的內(nèi)容不受限制，任何人通過成功申請(qǐng)賬號(hào)，就可以發(fā)表自己的所見所聞，新鮮事件，這樣謠言就很容易被發(fā)酵，使其成為熱點(diǎn)事件。熱點(diǎn)事件一旦出現(xiàn)，就會(huì)在微博迅速蔓延，然而網(wǎng)民的年齡、背景差異大，謠言傳播時(shí)部分群眾并不能很好地辨別，再加上從眾心里，謠言擴(kuò)散變得更加容易，它們的出現(xiàn)，給人們難免會(huì)帶來(lái)恐慌，尤其是部分老人，更加偏向相信一些謠言，給人們身心健康帶來(lái)不必要的困擾。所以對(duì)新浪微博進(jìn)行謠言檢測(cè)研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前基于用戶行為特征的謠言檢測(cè)主要從機(jī)器學(xué)習(xí)方法和深度學(xué)習(xí)方法兩方面來(lái)進(jìn)行謠言檢測(cè)。在機(jī)器學(xué)習(xí)方面，通過分析提取用戶行為特征及用戶信息特征，采用貝葉斯［2］、決策樹［3～5］、支持向量機(jī)［6］、隱馬爾可夫模型［7］等來(lái)進(jìn)行謠言檢測(cè)。而在深度學(xué)習(xí)方面，主要采用的方法有循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RNN，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN，長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)LSTM，注意力機(jī)制等方法。如Ma［2］等將一個(gè)微博事件使用兩種不同的文本表示法，即詞袋模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言模型，并提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型學(xué)習(xí)文本的特征表示來(lái)進(jìn)行謠言檢測(cè)。Chen等［9］，利用用戶評(píng)論中提取的特征，循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合注意力機(jī)制，提高了謠言檢測(cè)準(zhǔn)確率。Ruchansky 等［10］提出一種CSI（capture，core，integrate）模型，采用RNN方法捕捉用戶行為進(jìn)行分類。劉政等［11］提出了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的謠言檢測(cè)方法，準(zhǔn)確率較之前研究提升了很多。Li［12］等使用共享的長(zhǎng)短期記憶（LSTM）將用戶可信度信息整合到謠言檢測(cè)層中，將注意力機(jī)制并在謠言檢測(cè)過程中，能得到很好的分類效果。廖祥文等［13］采用GRU 網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行謠言檢測(cè)，將微博文本按照時(shí)間段分割，加入了局部用戶信息和文本特征信息從而提高了準(zhǔn)確率。

以上各種基于用戶行為的謠言檢測(cè)，雖然都能取得很好的效果，但對(duì)日益增長(zhǎng)的謠言檢測(cè)的需求而言，現(xiàn)有的基于用戶行為特征的謠言檢測(cè)方法還存在一些不足，主要表現(xiàn)在兩方面：一方面是在前人基于用戶的行為特征進(jìn)行檢測(cè)謠言時(shí)，沒有留意句子之間關(guān)系的處理，本文通過ERNIE 方法預(yù)訓(xùn)練處理句子之間的關(guān)系，來(lái)增強(qiáng)句子之間的關(guān)系。另一方面是準(zhǔn)確率的提高。考慮到用戶的行為特征，提出UDUC算法來(lái)提高謠言檢測(cè)的準(zhǔn)確率。

2 基于用戶行為特征的謠言檢測(cè)算法

2.1 用戶行為特征選取

本文主要選取用戶行為特征作為主要參數(shù)，結(jié)合用戶信息特征與微博文本特征達(dá)到謠言檢測(cè)的目的。從眾多用戶行為特征中選取了準(zhǔn)確率不小于78%的4 個(gè)效果相對(duì)比較明顯的特征。同時(shí)選取了效果比較好的3 個(gè)用戶信息特征。將用戶行為特征和用戶信息特征以及微博文本特征組合在一起，對(duì)微博謠言信息進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)提升謠言檢測(cè)的效果。選擇的微博中用戶行為特征主要有：主動(dòng)發(fā)布微博（發(fā)布）、轉(zhuǎn)發(fā)微博帖子（轉(zhuǎn)發(fā)）、微博帖子點(diǎn)贊（點(diǎn)贊）、評(píng)論微博帖子（評(píng)論）等行為。選擇的用戶信息特征有用戶的昵稱（昵稱），用戶的簡(jiǎn)介（簡(jiǎn)介），用戶在微博的認(rèn)證（認(rèn)證）等其他重要的用戶信息，具體如表1所示。

表1 用戶特征表

2.2 模型的構(gòu)建

為了提升謠言檢測(cè)的準(zhǔn)確率，通過分析微博數(shù)據(jù)集中的用戶行為特征和用戶信息特征，以及微博文本內(nèi)容，查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)的謠言檢測(cè)方法，提出應(yīng)用ERNIE 模型和DPCNN 模型，將兩個(gè)模型相互融合，微調(diào)整模型的結(jié)構(gòu)，使其提升檢測(cè)的效率與準(zhǔn)確率。模型結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 基于用戶行為特征的微博謠言檢測(cè)模型

大體結(jié)構(gòu)分為三層，分別為預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)層，特征提取層，分類層，最后輸出結(jié)果。首先將微博文本序列向量化，使用ERNIE 預(yù)訓(xùn)練處理好的數(shù)據(jù)集，作為模型的輸入，之后使用DPCNN 處理用戶信息和文本特征，最后鏈接全連接層，輸出分類的結(jié)果進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微博謠言檢測(cè)。

2.2.1 預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)層

預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)層主要應(yīng)用ERNIE 模型。ERNIE模型通過連續(xù)學(xué)習(xí)獲取詞和句子之間的語(yǔ)義關(guān)系，通過語(yǔ)法級(jí)別預(yù)訓(xùn)練任務(wù)，來(lái)更好地處理句子之間的關(guān)系。

構(gòu)建詞法級(jí)別預(yù)訓(xùn)練任務(wù)中的知識(shí)掩碼任務(wù)，用來(lái)獲取微博文本中的語(yǔ)義信息。構(gòu)建關(guān)系預(yù)測(cè)任務(wù)來(lái)預(yù)測(cè)微博文本中的關(guān)鍵詞，增強(qiáng)獲取微博文本中關(guān)鍵詞的能力。構(gòu)建語(yǔ)法級(jí)別的預(yù)訓(xùn)練任務(wù)，來(lái)獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的語(yǔ)法信息。微博文本段落中不同句子之間的關(guān)系可以通過句子們的重排序任務(wù)使預(yù)訓(xùn)練的模型學(xué)習(xí)到。這個(gè)過程就相當(dāng)于一個(gè)多分類任務(wù)，如式（1）所示，一個(gè)n 分類任務(wù)，將微博文本隨機(jī)分成i 段，以此來(lái)判斷句子之間的關(guān)系。

構(gòu)建三分類任務(wù)來(lái)判斷句子對(duì)之間的位置關(guān)系（包括相鄰的句子、同一個(gè)微博文本中非相鄰的句子、不是同一個(gè)微博文本中的句子）這3 種類別的關(guān)系，以便辨別句子之間的相關(guān)性，以此來(lái)更好地處理句子之間的關(guān)系。

2.2.2 特征提取層

特征提取層應(yīng)用的是DPCNN 模型。DPCNN有4 個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)來(lái)提取特征。第一個(gè)是用多尺寸卷積層進(jìn)行卷積。第二個(gè)是將維度固定，對(duì)特征進(jìn)行向下采樣。第三個(gè)就是采用了等長(zhǎng)卷積。第四個(gè)是應(yīng)用了殘差結(jié)構(gòu)，幫助解決梯度消失和梯度爆炸問題，使訓(xùn)練效果更好。

假設(shè)輸入固定的序列長(zhǎng)度為l，步長(zhǎng)為s，卷積核大小為n，當(dāng)輸入序列長(zhǎng)度不足時(shí)，兩端各填補(bǔ)f個(gè)零，那么輸出序列p為

選擇等長(zhǎng)卷積，在每個(gè)等長(zhǎng)卷積后使用大小是3和步長(zhǎng)是2的池化層。目的是把微博文本的長(zhǎng)度壓縮為原來(lái)的一半。之前是只能感知到2 個(gè)詞（PAD、以前）的長(zhǎng)度的信息，經(jīng)過該池化層后就能感知到4 個(gè)詞（PAD、以前、有、吃到）長(zhǎng)度的信息。以此來(lái)更好地處理特征。

2.2.3 分類層

將特征提取層得到的輸出結(jié)果輸入Softmax層，分類輸出結(jié)果S，判定該微博是否為謠言。

其中，Relu 為線性修正單元激活函數(shù)，W 為得到的權(quán)重矩陣，h為輸入的信息，b為偏置值。

3 實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

3.1 數(shù)據(jù)集處理

應(yīng)用經(jīng)典的2016 年Ma［14］所提供的公開數(shù)據(jù)集中的信息，其中包含的用戶行為特征有，發(fā)布微博，轉(zhuǎn)發(fā)微博，點(diǎn)贊微博，認(rèn)證等，還包括用戶的信息如用戶的昵稱，簡(jiǎn)介，描述以及文本內(nèi)容，用字典提取出需要的特征。首先去掉停用詞和特殊字符，之后按照7∶2∶1 的比例，將數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練集，測(cè)試集和驗(yàn)證集。其中謠言事件為2313 件，非謠言事件為2351件，共計(jì)微博總數(shù)為3805656條。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)中處理的微博文本數(shù)據(jù)，用ERNIE 模型進(jìn)行處理，句子長(zhǎng)度設(shè)置為140。DPCNN 中的過濾器長(zhǎng)度采用3，步長(zhǎng)設(shè)置為2，dropout 設(shè)置為0.8，卷積核的數(shù)量設(shè)置為250，隱藏層的數(shù)量設(shè)置為768。輸入的長(zhǎng)度設(shè)置為256，如果數(shù)量不夠時(shí)，采用0 填充。并且訓(xùn)練任務(wù)和測(cè)試任務(wù)以及驗(yàn)證任務(wù)的比例設(shè)置為7∶2∶1。最后通過Softmax 層進(jìn)行劃分。本文中的評(píng)價(jià)指標(biāo)就采用常用的準(zhǔn)確率（P）見式（4）、召回率（R）見式（5）以及F1 值（F1）見式（6）。

其中，Tr表示正確識(shí)別謠言的數(shù)量；Fr表示未能正確識(shí)別謠言的數(shù)量；Fn表示沒能識(shí)別出來(lái)是否是謠言的數(shù)量。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.3.1 用戶行為特征的參數(shù)選擇

對(duì)不同的用戶行為特征進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，數(shù)據(jù)集中所包含的用戶特征有：轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)量、用戶ID、粉絲數(shù)量、轉(zhuǎn)發(fā)微博文本、用戶描述、用戶簡(jiǎn)介、所在城市、省份、朋友數(shù)量、用戶所在地、粉絲數(shù)量、驗(yàn)證與否、原始微博文本、圖片、狀態(tài)、創(chuàng)建時(shí)間、昵稱、性別、評(píng)論數(shù)量、用戶名等一系列特征。通過實(shí)驗(yàn)最終選取準(zhǔn)確率在78%之上的有效的用戶行為特征有：發(fā)布微博的文本、轉(zhuǎn)發(fā)微博的文本、用戶的昵稱、用戶的簡(jiǎn)介、用戶的微博認(rèn)證、用戶點(diǎn)贊和用戶評(píng)論等行為。這些特征都可以從數(shù)據(jù)集中直接獲取。

3.3.2 特征有效性的驗(yàn)證

為了證明選取的特征是有效的，使用上節(jié)提到的選取有效的特征來(lái)驗(yàn)證模型加入特征是對(duì)提高謠言檢測(cè)的效率有幫助。首先，將每個(gè)特征分別加入到模型中進(jìn)行訓(xùn)練，檢測(cè)結(jié)果為謠言的特征昵稱得到的準(zhǔn)確率為79%，簡(jiǎn)介得到的準(zhǔn)確率為81.2%，認(rèn)證結(jié)果為84.5%，發(fā)布結(jié)果為87.7%，轉(zhuǎn)發(fā)準(zhǔn)確率最高為89.8%，點(diǎn)贊為82.2%，評(píng)論的準(zhǔn)確率為83%，得到的所有結(jié)果，采用常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)：準(zhǔn)確率P、召回率R 以及F1 值。其中T 表示分類結(jié)果為謠言，所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 特征驗(yàn)證結(jié)果表

從表2 可以看出，本文驗(yàn)證的特征分別可以得到很好的檢測(cè)效果。其中轉(zhuǎn)發(fā)的特征最有效，準(zhǔn)確率89.8%，F(xiàn)1 值90%，從表中可以明確的看出選取的各個(gè)特征在融合之后，對(duì)提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率是有效的。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證特征的有效性，分別對(duì)不同的特征進(jìn)行融合，作對(duì)比實(shí)驗(yàn)。由于昵稱、簡(jiǎn)介、認(rèn)證三個(gè)特征在上面的實(shí)驗(yàn)中效果還是不盡如人意，但是三個(gè)特征結(jié)合在一起的結(jié)果是達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的，所以將三個(gè)特征作為固定特征，再加上剩下的用戶行為特征，分別做不同的組合實(shí)驗(yàn)，來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證特征的有效性。

首先固定特征加上發(fā)布特征，得到的準(zhǔn)確率為0.796，固定特征加上轉(zhuǎn)發(fā)特征得到的準(zhǔn)確率為0.801，固定特征加上用戶點(diǎn)贊特征得到的準(zhǔn)確率為0.786，固定特征加上評(píng)論特征得到的準(zhǔn)確率為0.831。固定特征加上發(fā)布與轉(zhuǎn)發(fā)兩個(gè)特征得到的準(zhǔn)確率為0.873，依此類推，再依次加上點(diǎn)贊和評(píng)論兩個(gè)特征，得到的準(zhǔn)確率分別為，0.886，0.901。詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息如圖2所示。

圖2 固定特征與不同特征組合的結(jié)果

通過圖中的數(shù)據(jù)說(shuō)明，加入單個(gè)的特征提升的效果不明顯，甚至要低，如圖中所示點(diǎn)贊的用戶行為特征對(duì)比不加入特征的準(zhǔn)確率（0.798）低0.012，只有特征相互融合兩個(gè)或兩個(gè)以上，可以有更加明顯的提高。如圖2 所示，發(fā)布與轉(zhuǎn)發(fā)特征的融合準(zhǔn)確率提升了0.075，轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)布和點(diǎn)贊的效果提升了0.088，本文所選出的所有特征融合之后得到的結(jié)果提升了0.103，所以用戶行為特征對(duì)謠言檢測(cè)的準(zhǔn)確率提升是有所幫助的。

3.3.3 不同模型的分類結(jié)果對(duì)比

1）模型加入特征與否的比較

本文首先只用微博文本進(jìn)行分類，將得到的結(jié)果與加入用戶行為特征進(jìn)行分類的實(shí)驗(yàn)作對(duì)比來(lái)驗(yàn)證特征的有效性，在不加入特征的情況下，得到的準(zhǔn)確率為79.82%、召回率80.35%以及F1 為80.08%，得到的結(jié)果不盡如人意。由上節(jié)可知，所有將選擇出來(lái)的特征組合之后來(lái)驗(yàn)證該條微博是謠言的分類結(jié)果，兩項(xiàng)結(jié)果對(duì)比如表3所示。

表3 模型分類結(jié)果（%）

由表3 可知，模型加上用戶行為特征后召回率為90.2%，F(xiàn)1 值為90.15%，準(zhǔn)確率為90.10%，所以提出的模型有效，分別比不加入特征的召回率，F(xiàn)1和準(zhǔn)確率提高了9.85%，10.07%，10.28%。并且根據(jù)上一節(jié)得到的結(jié)果可知，所有特征的組合比每個(gè)單獨(dú)的特征和部分組合特征的效果更好。

2）與其他實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷谋容^

為了驗(yàn)證謠言的分類結(jié)果是有效的，采用RNN模型［14］，LSTM模型［9］，GRU模型［13］和本文提出的模型作對(duì)比。其中RNN 模型是首先被用到謠言檢測(cè)中的深度學(xué)習(xí)模型，并且與機(jī)器學(xué)習(xí)方法比較效果提升的很多，用該典型模型得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更加有說(shuō)服力。LSTM 模型是RNN 模型的升級(jí)版，解決的RNN 的記憶力問題，在謠言檢測(cè)方面應(yīng)用與RNN 相比較更加廣泛。而GRU 模型又是LSTM模型的變體，應(yīng)用起來(lái)更加便捷，本文的模型與這些應(yīng)用廣泛的模型相比較更具有說(shuō)服力，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

從圖3 中可以看出，RDUC 方法的分類效果的準(zhǔn)確率高于其他，主要是因?yàn)镋RNIE 和DPCNN 兩個(gè)模型的結(jié)合，可以雙重解決文本長(zhǎng)距離依賴的關(guān)系問題，ERNIE 還可以連續(xù)學(xué)習(xí)，縮短處理數(shù)據(jù)的時(shí)間。DPCNN 緩解梯度消失的問題同時(shí)也加快了特征的傳遞。從圖中可以看出，模型得到的結(jié)果是最好的，相比于RNN 模型，準(zhǔn)確率提高了8.5%；相比于LSTM 模型，準(zhǔn)確率提高了5.5%；相比于GRU模型，準(zhǔn)確率提高了3%，可見本文提出的模型是有優(yōu)勢(shì)的。但是該模型處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)性能需要進(jìn)一步優(yōu)化提升，接下來(lái)的工作會(huì)重點(diǎn)集中在這一部分，來(lái)更好地完善模型。

圖3 不同模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了基于用戶行為特征的微博謠言檢測(cè)方法，主要使用用戶行為特征作為主要參數(shù)，應(yīng)用ERNIE 和DPCNN 兩個(gè)模型的相互結(jié)合，結(jié)合ERNIE 模型的優(yōu)點(diǎn)高效的處理微博文本的上下文信息。結(jié)合DPCNN 的優(yōu)點(diǎn)解決文本的長(zhǎng)距離依賴問題，更進(jìn)一步的提高模型的準(zhǔn)確率。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，本文所提出的RDUC 方法其模型的準(zhǔn)確率達(dá)到了90.1%，比其他模型效果更好一些，證明了模型的有效性。

本文目前得到較好的結(jié)果，但還是有提升的空間，在數(shù)據(jù)處理方面主要應(yīng)用的是過去發(fā)生的謠言事件，沒有實(shí)時(shí)的謠言信息，不能保證達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)謠言的效果。因此，接下來(lái)的工作是結(jié)合用戶行為特征希望找到更加合適的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確率的實(shí)時(shí)謠言檢測(cè)。