한 달 전

그래프 신경망 기반의 귀납적 행렬 완성

Muhan Zhang; Yixin Chen
그래프 신경망 기반의 귀납적 행렬 완성
초록

우리는 부가 정보(side information)를 사용하지 않는 귀납적 행렬 완성 모델을 제안합니다. 행(사용자)과 열(아이템)의 저차원 잠재 임베딩의 곱으로 (평가) 행렬을 분해함으로써, 기존의 대부분의 행렬 완성 방법들은 학습된 임베딩이 미처 보지 못한 행/열 또는 새로운 행렬에 일반화할 수 없기 때문에 전이적(transductive)입니다. 귀납적인 행렬 완성을 위해, 대부분의 이전 연구에서는 사용자의 나이나 영화의 장르와 같은 콘텐츠(부가 정보)를 사용하여 예측을 수행하였습니다. 그러나 고품질 콘텐츠는 항상 이용 가능하지 않으며, 추출하기 어려울 수 있습니다. 평가 행렬 외에 어떠한 부가 정보도 제공되지 않는 극단적인 상황에서 여전히 귀납적인 행렬 완성 모델을 학습할 수 있을까요? 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 귀납적 그래프 기반 행렬 완성(Inductive Graph-based Matrix Completion, IGMC) 모델을 제안합니다. IGMC는 평가 행렬에서 생성된 (사용자, 아이템) 쌍 주변의 1-홉 서브그래프에만 기반하여 그래프 신경망(graph neural network, GNN)을 훈련시키고, 이러한 서브그래프들을 해당 평점으로 매핑합니다. 이 모델은 최신 전이적 베이스라인들과 비교하여 매우 경쟁력 있는 성능을 보여줍니다. 또한, IGMC는 귀납적이므로 훈련 중에 보지 못한 사용자/아이템에도 일반화할 수 있으며, 심지어 새로운 작업으로도 전환할 수 있습니다. 우리의 전이 학습 실험 결과는 MovieLens 데이터셋에서 훈련된 모델이 Douban 영화 평점을 직접 예측하는 데 있어 놀랍게도 좋은 성능을 보임을 입증하였습니다. 우리의 연구는 다음과 같은 점들을 시사합니다: 1) 부가 정보를 사용하지 않고도 최신 전이적 방법론과 유사하거나 더 나은 성능을 달성하면서 귀납적인 행렬 완성 모델을 학습할 수 있다는 것; 2) (사용자, 아이템) 쌍 주변의 로컬 그래프 패턴들이 해당 사용자가 아이템에 대해 주는 평점을 효과적으로 예측할 수 있다는 것; 그리고 3) 추천 시스템 모델링에는 장거리 의존성이 반드시 필요하지 않을 수 있다는 것입니다.

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