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  • 《Diffusion-Convolutional Neural Networks》论文阅读

    DCNN

    主要思想:

    1. 这是一篇基于空间域的图神经网络,聚合方式通过采样(hop)1~k 阶的邻居并同 self 使用 mean 的方式得到新的 feature-vector
    2. 作者将不同的采样距离并聚合的特征堆叠成一个矩阵,这个矩阵才是最终一个 node(or graph/edge) 的 feature-representation

    过程图示1

    下图展示过程应该更清晰:

    上图就是需要输入的图结构以及节点的特征

    (v_{3})节点 进行一阶邻居【((d(3,.)=1))】信息聚合,并同自己进行求 mean ,其中 (w_3^{0}) 就是对应的一阶的训练的 parameters。类似的,还需要处理其他的剩余节点。
    通过对5个节点分别进行处理,即经过一层 hidden-layer,输出结果为

    类似的,hop 二阶。是在原图的基础上,而不是在已经经过一层的基础上处理

    同理将距离变成二阶,就能一样聚合到二阶邻居信息。得到二阶,三阶... k阶

    其中的矩阵就是对同一个node的一阶二阶...信息(文中称为diffusion)
    如果需要做一个节点分类,则将该矩阵拿出来,再同 (w) 进行 element-wise(or 全连接?) 即可,得到预测的分类

    过程图示2



    论文内容

    以上过程应该蛮好理解的,可是论文其实可以写的更明白,可是参数和图示写的不怎么明白

    • 有图 (mathcal{G}={G_t | t in 1...T}),其中 t 表示graph个数,因为论文也适用于graph-classification
    • (mathcal{G_t}=(V_t, E_t)) ,也用 (mathcal{X_t}) 表示
    • graph中 (N_t) 个节点,每个节点特征维数 (F)
    • (P_t) 为归一化的度矩阵,维数(N_t*N_t),可以理解成概率,或者 mean

    其中graph可以是 带/不带 权重,有/无向图
    PS 作者提出该DCNN 可适用于 node/graph/edge-classification,但是实验却只在node上表现还可以,graph上不行,edge甚至没做

    我只以node-classification为例
    通过一次计算的公式:

    • t 表示某一个graph
    • i 表示节点序号
    • j 表示第几阶(hop)
    • k 表示计算节点的某个维数

    通过矩阵表示则:

    最后的分类,可适用argmax或者softmax(个人觉得可以全连接 或者 element-wise)

    实验结果和缺点

    在node-classification上尚可,edge的实验却没做。实验在graph-classification上表现极差——因为我看作者通过将所有节点求和并平均了一下来表示graph-feature,着就让我想到了GNN上限的一篇论文,即sum的操作是优于mean的【当然对graph-classification了解不多,个人臆想】,mean反而更不容易区分开不同的graph了

    这点没看懂,可能需要看更多论文来理解(ε=ε=ε=┏(゜ロ゜;)┛

    杂谈

    GNN论文看的也不是很多,但是有个奇怪的想法,就是利用edge进行aggregate就算是利用了graph的structural-info 了吗?

    参考文献

    【1】https://zhuanlan.zhihu.com/p/76669259

    【2】https://media.nips.cc/nipsbooks/nipspapers/paper_files/nips29/reviews/1073.html

    【3】https://www.youtube.com/watch?v=5eTJ6yxtU5s

    【4】https://www.youtube.com/watch?v=eybCCtNKwzA

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