15 天前

FDGATII:具有初始残差与恒等映射的快速动态图注意力机制

Gayan K. Kulatilleke, Marius Portmann, Ryan Ko, Shekhar S. Chandra
FDGATII:具有初始残差与恒等映射的快速动态图注意力机制
摘要

尽管图神经网络(Graph Neural Networks)在多个领域中获得了广泛应用,但图结构输入仍面临诸多挑战,主要包括:(a)过度平滑(over-smoothing)问题,(b)噪声邻居(异质性,heterophily)问题,以及(c)“悬停停滞”(suspended animation)问题。为同时应对上述挑战,我们提出了一种新型图神经网络——FDGATII,其设计灵感源于注意力机制在聚焦关键信息方面的优势,并引入两种特征保持机制以增强模型鲁棒性。FDGATII结合了初始残差(Initial Residuals)与身份映射(Identity Mapping)策略,与更具表达能力的动态自注意力机制协同工作,有效缓解异质性数据集中邻域噪声带来的影响。通过采用稀疏动态注意力机制,FDGATII在结构设计上具备天然的并行性,同时在运行效率上表现优异,理论上可轻松扩展至任意规模的图数据。我们在7个公开数据集上对所提方法进行了全面评估。实验结果表明,FDGATII在全监督任务中显著优于基于GAT与GCN的基准模型,在Chameleon和Cornell数据集上实现了当前最优性能,且无需任何领域特定的图预处理步骤,充分展现了其卓越的通用性与公平性。

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