图神经网络 day2 图的分类

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1 GCN

公式:

图神经网络 day2 图的分类,神经网络

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节点的特征从C维(X1)——》F维(Z1),并 进行softmax操作,得到每一个节点对应的label(Y1)

2 GraphSAGE

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实例:

  1. 聚合周围邻居信息(领域特征),下图是求平均值
  2. 把邻居信息拼接到一起,再经过一个可学习的w参数

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2.1 采样:采样固定长度的邻居

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节点4是单向的,所以不考虑

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2.2 聚合

要满足以下性质:

  1. 聚合函数是对称的
  2. 聚合函数的输入和顺序是不变的

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2.3 GraphSAGE_minibatch

Minbatch : GraphSAGE采用聚合邻居,和GCN使用全图方式,变成采样。这样在minbatch下,可以不使用全图信息,这使得在大规模图上训练变得可行。把大图转换成小图

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例子

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2.4 GraphSAGE_embedding

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作者提出的假设:如果这两个节点很近,那么他们的表征应该是相似的,反之,则他们的表征会有所不同

3 GAT

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求得节点i和周围节点的attention系数,再通过系数与邻居节点加权求和,那么就求得了该节点聚合周围节点后的特征。

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多头注意力机制

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三个节点表示了三类特征

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4. 图网络的分类

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4.1 递归图神经网络 RGNN

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递归和卷积都是学习特征,很明显,卷积图神经网络的卷积层参数可以是不一致的的

4.2 图卷积神经网络GCN

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得到节点有序序列

4.3 图注意力网络 GAT

4.4 图自动编码 GAE

GAE:encoder用GCN替换,得出的特征矩阵Z,decoder替换成Z的转置,通过转置生成的图与原图比较得出最小化结构性误差,通过最小损失函数可以得出GCN的参数

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4.5 图时空网络 GSTN

同时考虑图的空间性和时间维度·比如在交通邻域中﹐速度传感器会随时间变化的时间维度﹐不同的传感器之间也会形成连接的空间维度的边。
当前的许多方法都应用GCN来捕获图的依赖性,使用一些RNN或CNN对时间依赖性建模。

4.6 图生成网络 GGN

通过RNN或者GAN的方式生成网络。图生成网络的
一个有前途的应用领域是化合物合成。在化学图中﹐原子被视为节点﹐化学键被视为边·任务是发现具有某些化学和物理性质的新的可合成分子。

4.7 图强化学些 GRL

通过RNN或者GAN的方式生成网络。图生成网络的
一个有前途的应用领域是化合物合成。在化学图中﹐原子被视为节点﹐化学键被视为边·任务是发现具有某些化学和物理性质的新的可合成分子。

4.8 图对抗方法GAM

GAN的思想﹐生成器生成样本﹐分类器去判别样本。

4.9 更通用的框架

  1. MPNN∶图神经网络和图卷积/ Message Passing Neural Networks
  2. NLNN︰统一Attention/ Non-local Neural Networks
  3. GN︰统一以上/ Graph Networks

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4.9.1 消息传递网络 MPNN

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Mt:聚合周围邻居信息

Ut:更新节点在下一层的特征表示

前面这两部分就跟GraphSAGE相似;最后,组合在一起就成了图的表示y hat。

4.9.2 非局部神经网络 NLNN

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f()求的就是节点i和相邻节点的attention系数,再求g()得出的该节点的特征,再归一化就是下一层的特征表示yi‘。

4.9.3 图神经网络 GN

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一个GN块包含三个更新函数函数φ和三个聚合函数ρ,各符号意义如下图所示:

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一个例子:Vsk:sender node;Vrk:receiver node;

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计算流程如下:

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整个算法的流程:

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MPNN应用于GN

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NLNN应用于GN

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4.10 其他图

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1. 异构图

不同节点构成的图

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2. 二部图

将图中节点分为两部分,每一边不跟自己相连

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3. 多维图

多种关系所组成的图

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4. 符号图

图之间的连接有正反符号

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5. 超图

一条边包含两个以上的节点。每个边所包含的顶点个数都是相同且为k个的,就可以被称为k阶超图,常见的图就是2阶超图。

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6. 动态图

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上面提到的图是静态的,观察时节点之间的连接是固定的。但是,在许多实际应用中,随着新节点被添加到图中,图在不断发展,并且新边也在不断出现。例如,在诸如Facebook的在线社交网络中,用户可以不断与他人建立友谊,新用户也可以随时加入Facebook。这些类型的演化图可以表示为动态图,其中每个节点或边都与时间戳关联。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-650170.html

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