The crime forecasting is an important problem as it greatly contributes to urban safety. Typically, the goal of the problem is to predict different types of crimes for each geographical region (like a neighborhood or censor tract) in the near future. Since nearby regions usually have similar socioeconomic characteristics which indicate similar crime patterns, recent state-of-the-art solutions constructed a distance-based region graph and utilized Graph Neural Network (GNN) techniques for crime forecasting, because the GNN techniques could effectively exploit the latent relationships between neighboring region nodes in the graph. However, this distance-based pre-defined graph cannot fully capture crime correlation between regions that are far from each other but share similar crime patterns. Hence, to make an accurate crime prediction, the main challenge is to learn a better graph that reveals the dependencies between regions in crime occurrences and meanwhile captures the temporal patterns from historical crime records. To address these challenges, we propose an end-to-end graph convolutional recurrent network called HAGEN with several novel designs for crime prediction. Specifically, our framework could jointly capture the crime correlation between regions and the temporal crime dynamics by combining an adaptive region graph learning module with the Diffusion Convolution Gated Recurrent Unit (DCGRU). Based on the homophily assumption of GNN, we propose a homophily-aware constraint to regularize the optimization of the region graph so that neighboring region nodes on the learned graph share similar crime patterns, thus fitting the mechanism of diffusion convolution. It also incorporates crime embedding to model the interdependencies between regions and crime categories. Empirical experiments and comprehensive analysis on two real-world datasets showcase the effectiveness of HAGEN.


翻译:犯罪预测是一个重要问题,因为它极大地促进了城市安全。 通常,问题的目标是在不远的将来预测每个地理区域(如邻里或检查范围)的不同类型犯罪。由于附近区域通常具有类似的社会经济特征,表明类似的犯罪模式,最近最先进的解决方案建造了一个远程区域图,并使用了图表神经网络(GNN)技术来进行犯罪预测,因为GNN技术可以有效地利用图中相邻区域节点之间的潜在关系。然而,这一基于距离的预定义的综合图表无法完全反映彼此相距遥远但有类似犯罪模式的区域之间的犯罪关系。因此,为了准确预测犯罪,主要的挑战在于学习一个更好的图表,显示犯罪发生区域之间的依赖性,同时从历史犯罪记录中捕捉时间模式。为了应对这些挑战,我们提议一个端对端的图形循环网络,用几个新的模型设计来进行犯罪预测。 具体地说,我们的框架可以通过将一个适应性区域图表学习模块与Dieurfread区域之间的犯罪关系以及时间犯罪动态犯罪动态动态关系,从而将GIRC模型的精确性分析纳入我们GIRC的模型。

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