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{Tian-Ming Bu Fan Zhang}
要約
グラフニューラルネットワーク(GNN)は、グラフ表現学習において主流のアプローチとして広く用いられている。しかし、大多数のGNNは同質性(homophily)を持つグラフに適用される一方で、異質性(heterophily)を持つグラフでは性能が著しく低下する。また、これらのGNNは、ノード表現を生成する際に直接接続された近傍ノードを反復的に集約する手法を採用しているが、この過程では長距離依存関係や1-hop近傍ノード間の複雑な相互作用を直接捉えることが困難である。さらに、グラフ構造の構築要素として確立された構造的パターン(例:モチーフ)には、豊かなトポロジカルおよび意味論的情報を含んでおり、さらなる研究が求められている。本研究では、共通近傍(common neighbors)に基づくモチーフ、すなわちCN-motifsを導入し、構造的パターンの定義を一般化・拡張する。我々は1-hop近傍ノードをグループ化し、CN-motifsに基づいて高次元グラフを構築する。さらに、この構造を活用する新しいフレームワークとして、CN-motifs感知型グラフニューラルネットワーク(CNMPGNN)を提案する。このモデルは、前述の課題を効果的に解決可能である。特に、構造的パターンを効果的に活用することで、複数の同質性および異質性データセットにおいて、既存の最先端性能を上回る結果を達成した。
ベンチマーク
| ベンチマーク | 方法論 | 指標 |
|---|---|---|
| node-classification-on-actor | CNMPGNN | Accuracy: 36.25 ± 0.98 |
| node-classification-on-chameleon | CNMPGNN | Accuracy: 73.29±1.29 |
| node-classification-on-citeseer | CNMPGNN | Accuracy: 76.81±1.40 |
| node-classification-on-cora | CNMPGNN | Accuracy: 88.20±1.22% |
| node-classification-on-cornell | CNMPGNN | Accuracy: 82.38 ± 6.13 |
| node-classification-on-pubmed | CNMPGNN | Accuracy: 90.07± 0.43 |
| node-classification-on-squirrel | CNMPGNN | Accuracy: 63.60±1.96 |
| node-classification-on-texas | CNMPGNN | Accuracy: 85.68±5.28 |
| node-classification-on-wisconsin | CNMPGNN | Accuracy: 86.63 ± 3.57 |