李 津

（中南林業(yè)科技大學涉外學院，信息與工程學院，湖南長沙）

知識圖譜本質(zhì)上是一種具備強大語義處理能力和開放組織能力的大型知識庫，具體又包含了獲取數(shù)據(jù)、知識提取、知識融合、知識處理等環(huán)節(jié)，在語義搜索、智能問答、精準推送等方面表現(xiàn)出良好的應用效果。將知識圖譜應用到個性化音樂推進系統(tǒng)中，在語義網(wǎng)絡較為完整、知識足夠精準的前提下，可以保證推送內(nèi)容的個性化和精準化，從而大幅度提高系統(tǒng)用戶的使用體驗。

1 基于知識圖譜的個性化音樂推薦系統(tǒng)的整體架構

知識圖譜是實現(xiàn)知識推理和知識檢索的必要前提。將知識圖譜應用到個性化音樂推薦系統(tǒng)的設計中，通過構建知識圖譜，以用戶的日常行為數(shù)據(jù)作為處理對象，通過數(shù)據(jù)處理推測出用戶的音樂收聽喜好；然后再通過知識檢索從數(shù)據(jù)庫中挑選出符合用戶喜好的歌曲并推送給用戶，達到了個性化推薦的效果。本文設計的個性化音樂推薦系統(tǒng)由用戶端、管理端、服務端以及數(shù)據(jù)庫等組成，整體架構如圖1 所示。

圖1 個性化音樂推薦系統(tǒng)架構圖

該系統(tǒng)的前端使用Vue.js 漸進式框架開發(fā)，其中的Element 組件庫包含了大量的設計資源，可用于搭建Web 網(wǎng)站，降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度。后臺開發(fā)使用Spring Boot 框架，支持Spring 應用的開發(fā)；選用MySQL 數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)[1]。用戶可以通過用戶端獲取音樂界面，界面內(nèi)容主要包含3 個模塊，即個人中心模塊、網(wǎng)站主頁模塊和分類展示模塊。管理員通過管理端獲取服務器內(nèi)容管理界面，界面內(nèi)容包括用戶管理、收藏管理、歌單管理等內(nèi)容。服務端可以接收和處理用戶請求，并根據(jù)請求分析結果向用戶推送圖片、音頻、視頻等相應內(nèi)容。

2 個性化音樂推薦系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)庫的設計與實現(xiàn)

本系統(tǒng)的所用數(shù)據(jù)信息均存儲在MySQL 關系數(shù)據(jù)庫中。為了提高系統(tǒng)檢索、調(diào)用數(shù)據(jù)的效率，對數(shù)據(jù)庫采用了分區(qū)分類設計，共設計了7 種類型的表，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分類存儲[2]。7 種數(shù)據(jù)表分別是用戶表、收藏表、歌曲表、歌手表、歌單表、收聽表和歌單內(nèi)容表。這里以歌單表為例，表名為playlist，用于存儲歌單數(shù)據(jù)，字段組成見表1。

表1 歌單表字段組成

2.2 系統(tǒng)注冊功能的設計與實現(xiàn)

用戶在使用個性化音樂推薦系統(tǒng)時，首先要完成注冊，成為合法用戶后才能使用系統(tǒng)提供的所有功能。注冊操作在用戶端上完成，用戶需要在注冊界面輸入賬號、密碼、手機號碼等信息并提交系統(tǒng)判斷輸入信息是否合法。如果有特殊字符等非法信息，則提示用戶重新輸入信息；如果輸入信息合法，則繼續(xù)執(zhí)行一個判斷程序“賬號是否被占用？”如果判斷結果為“是”，說明系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)有該賬號的注冊記錄，則提示用戶賬號已存在，需要更換賬號；如果判斷結果為“否”，將該注冊信息寫入系統(tǒng)并保存到數(shù)據(jù)庫中，并提示注冊成功。用戶注冊流程如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)注冊功能流程圖

2.3 系統(tǒng)登錄功能的設計與實現(xiàn)

為了杜絕非法訪問、保證系統(tǒng)安全，本系統(tǒng)使用了訪問認證技術。所有訪問個性化音樂推薦系統(tǒng)的用戶，必須要進行登錄認證，認證通過后才允許進入系統(tǒng)[3]。用戶在用戶端進行登錄操作，輸入對應的賬號和密碼，以及驗證碼后點擊“登錄”按鈕。此時系統(tǒng)后臺依次進行以下驗證：

（1） 賬號是否已經(jīng)注冊？如果判斷結果為“否”，提示賬號未注冊，要求用戶重新輸入賬號信息；如果判斷結果為“是”，執(zhí)行下一步。

（2） 賬號與密碼是否匹配？如果判斷結果為“否”，提示錯誤信息；如果判斷結果為“是”，執(zhí)行下一步。

（3） 驗證碼是否正確？如果判斷結果為“否”，提示錯誤信息并要求用戶重新輸入；如果判斷結果為“是”，成功登錄系統(tǒng)。系統(tǒng)登錄流程如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)登錄功能流程圖

2.4 網(wǎng)站主頁設計與實現(xiàn)

本系統(tǒng)的網(wǎng)站主頁用于展示推薦信息。系統(tǒng)會根據(jù)每一名用戶的瀏覽記錄、檢索記錄等行為信息，利用知識圖譜技術處理數(shù)據(jù)信息并得到推薦結果，將推薦音樂存儲到數(shù)據(jù)庫中[4]。當用戶登錄個性化音樂推薦系統(tǒng)并訪問推薦頁面后，系統(tǒng)后臺發(fā)出“獲取推薦列表”的請求。系統(tǒng)接收該請求后開始調(diào)用用戶相關信息，并讀取推進數(shù)據(jù)。將推薦數(shù)據(jù)顯示在推薦列表中，呈現(xiàn)給用戶。隨后，根據(jù)用戶的行為（如歌曲完播率、檢索關鍵詞等）存儲行為數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫更新行為數(shù)據(jù)后重新進行計算，并根據(jù)計算結果優(yōu)化推薦音樂。這樣一來，隨著用戶使用時間的增長，系統(tǒng)的推薦結果將會更加準確，實現(xiàn)了個性化音樂推薦系統(tǒng)的自適應優(yōu)化。在網(wǎng)站主頁設計中，還加入了音樂搜索功能，支持用戶輸入關鍵字（如歌曲名稱、歌手名字等）檢索相關的歌曲或歌單。

2.5 分類展示設計與實現(xiàn)

為了讓用戶能夠按照自己的喜好選擇歌曲或歌單，本系統(tǒng)設計了分類展示模塊，具體包含歌手分類和歌單分類2 部分。前者是以演唱者作為分類依據(jù)，將歌曲呈現(xiàn)給用戶；后者則是根據(jù)歌單的標簽作為分類依據(jù)，將歌曲呈現(xiàn)給用戶。用戶可以在分類展示頁面選擇歌手分類或歌單分類，然后跳轉(zhuǎn)至子界面，在新的界面上再選擇歌手的某個歌曲，或者歌單內(nèi)的某個歌曲進行收聽[5]。

2.6 管理平臺設計與實現(xiàn)

管理員通過管理端實現(xiàn)系統(tǒng)的管理、維護。本系統(tǒng)的管理端設計有5 項基本功能，各項功能具體設計如下：

（1） 用戶管理。管理員通過啟用管理員權限，可以完成用戶的添加、刪除，以及編輯和查詢用戶數(shù)據(jù)（如手機號碼、電子郵箱、個人介紹）等操作。

（2） 收藏管理。管理員還可以通過用戶管理功能跳轉(zhuǎn)至次級功能界面，如查看用戶的收藏歌曲、刪除用戶收藏的歌曲等。

（3） 歌手管理。該部分功能包括添加歌手、刪除歌手以及查詢和編輯歌手數(shù)據(jù)（如歌手的地區(qū)、履歷、出生日期等）。

（4） 歌曲管理。管理員從歌手管理功能跳轉(zhuǎn)至次級功能界面，執(zhí)行添加、刪除歌曲，以及查詢和編輯歌曲數(shù)據(jù)（如歌曲名、所屬專輯、歌詞內(nèi)容）等操作。

（5） 歌單管理。管理員可以添加、刪除歌單，以及查詢和編輯歌單數(shù)據(jù)。

3 個性化音樂推薦系統(tǒng)的測試

3.1 系統(tǒng)功能的測試

根據(jù)上述設計方案，初步完成了個性化音樂推薦系統(tǒng)的設計，并將其部署在Tomcat 應用服務器上進行試運行，測試系統(tǒng)各項功能的實現(xiàn)情況。在用戶端進行了個人中心模塊功能測試、網(wǎng)站主頁功能測試和分類展示功能測試。這里以網(wǎng)站主頁功能測試為例，測試結果見表2。

表2 網(wǎng)站主頁功能實現(xiàn)情況

由表2 可知，分別測試了音樂推薦、歌曲搜索、歌曲收聽、歌曲收藏4 項功能，完成相應的操作后顯示測試結果與預期結果一致，說明本系統(tǒng)的網(wǎng)頁主站功能可以順利實現(xiàn)。

在管理端進行了用戶管理、收藏管理、歌手管理、歌曲管理、歌單管理5 項功能的測試。完成相應的操作后測試結果與預期結果一致，說明本系統(tǒng)管理端的各項功能可以順利實現(xiàn)。

3.2 系統(tǒng)響應時間測試

響應時間不僅是反映系統(tǒng)綜合性能的一項重要指標，而且還直接影響了用戶的使用體驗。為了驗證個性化音樂推薦系統(tǒng)的響應時間，本文分別選取系統(tǒng)的登錄賬戶、已收藏音樂列表、個性化音樂推薦、刪除指定音樂4 個接口進行了測試。每個接口的測試次數(shù)為50 次，記錄50 次的響應時間后求平均值。計算結果越小，說明系統(tǒng)的響應速度越快。系統(tǒng)設計的響應時間標準為1 s，實測數(shù)值在1 s 內(nèi)說明合格。4 個接口的響應時間測試結果見表3。

表3 系統(tǒng)響應時間測試結果

如表3 所示，4 個接口的平均響應時間分別為0.272 s、0.301 s、0.718 s、0.418 s，均低于標準值1 s，說明系統(tǒng)響應速度較快，用戶使用體驗良好。

4 結論

音樂推薦系統(tǒng)的個性化推薦功能，能夠根據(jù)用戶的音樂喜好為其精準推薦歌曲。在音樂推薦系統(tǒng)設計中，常用的個性化推薦方法有相似度計算方法、基于深度學習的推薦算法以及基于知識圖譜的推薦方法。其中，知識圖譜作為一種大型的語義網(wǎng)絡，憑借強大的語義處理能力在語義搜索、智能推薦等方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。將知識圖譜技術應用到個性化音樂推薦系統(tǒng)的設計中，除了向用戶推薦符合個性需求的歌曲和歌單外，還能根據(jù)用戶使用系統(tǒng)時的操作性外，不斷優(yōu)化推薦內(nèi)容，實現(xiàn)了自動迭代升級，真正做到了“聽的越多、推薦的越準”，較好地滿足了用戶的使用需求。