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Implicit graph neural network for deep graph transformation

delete2025-05-26
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PRE
AI
张磊 封面图
张磊 (Lei Zhang) *
Q
Qisheng Zhang
Z
Zhiqian Chen
C
Chang‐Tien Lu
L
Liang Zhao
DOI:10.1007/s10115-025-02468-5delete
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摘要

摘要

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本研究提出了一种新颖的图神经网络架构,用于解决带属性图的通用转换问题,其中输入和输出均为带属性图,输出图的演化(包括节点和边的属性)由捕捉转换过程中复杂依赖关系的复杂交互作用所决定。该领域的研究因两个关键挑战而受限:(1) 联合建模四种原子交互类型的复杂性,即节点到边、节点到节点、边到节点和边到边的交互;(2) 建模跨越图中远距离部分的节点和边之间依赖关系的挑战,这些依赖关系在转换过程中通过多个迭代步骤发展。为克服这些挑战,我们提出了一种可扩展的平衡模型NEC∞,该模型整合了节点到边和边到节点的信息传递。此外,我们基于隐函数定理[1]开发了一种高效的优化算法,并对NEC∞进行了适定性分析。实验在四个合成随机图数据集、四个真实世界数据集和两个合成动力系统数据集上进行,采用多种节点和边预测评估指标。结果表明,NEC∞在所有基线模型中表现最佳,在BA随机图上实现最高达十倍的均方误差(MSE)降低,在合成数据集上的边预测准确率范围为94%至近100%,并在分子反应和高阶脑网络等任务中取得卓越结果,凸显其在建模复杂图转换方面的优势。
Keyword:
Node-edge co-evolution
Attributed graph transformation
Implicit equilibrium model
Graph neural networks

期刊

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Knowledge and Information Systems
IF:
3.1
论文数:
548
被引数:
5.2K

机构

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