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图神经网络的半监督分类

 怡红公子0526 2022-12-10 发布于北京

摘要

图结构数据上进行半监督学习的可拓展方法。该方法基于 直接在图上操作的卷积神经网络 的有效变体。

通过 谱图卷积的局部一阶近似 来激励我们选择 卷积结构。我们的模型在 图边 上的数量(number of graph edges)上线性缩放,并且学习隐藏层表示(其encode 局部图结构 和 结点特征)。

Introduction

我们考虑对 图(如,citation network 引用网络)中的结点(如,documents文档)进行分类的问题,其中 标签 只对一小部分结点可用。

这个问题,可以被构建为 基于图的半监督学习,其中 标签信息 通过某种形式的基于图的 显式正则化 在图上平滑,如,在loss中使用正则化:

\(L_0\) 表示图中标记部分的 监督损失。f(·) 可以是类似神经网络的可微函数

公式1依赖于图中连接的节点可能共享相同标签的假设。然而,这种假设可能会限制建模能力,因为图边不一定需要 编码 节点相似性,但可能包含附加信息

在这项工作中,我们直接使用 神经网络模型f(X,A) 对图结构进行编码,并在监督目标 \(L_0\) 上对所有带标签的节点进行训练,从而 避免损失函数 中 基于图的显式正则化(graph-based regularization )

首先,我们直接作用于 图的神经网络 引入一个简单且性能良好的 layer-wise propagation rule(分层传播规则),并展示了它是如何从谱图卷积的一阶近似得到的。

2. 图的快速近似卷积(Fast Approximate Convolutions on Graphs)

GCN 具有如下逐层传播规则:

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