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Task-Oriented Communication for Graph Data: A Graph Information Bottleneck Approach

delete2025-06-01
delete0
PRE
AI
S
Shujing Li
Y
Yanhu Wang
S
Shuaishuai Guo
C
Chenyuan Feng
DOI:10.1109/TCCN.2024.3465651delete
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摘要

摘要

En 中文
图数据,在知识表示和社会网络等领域至关重要,通常涉及具有大量节点和边的庞大网络。由于图数据规模庞大且在某些任务中存在冗余,传输这些图数据效率极低。本文提出了一种方法,用于提取一个更小、面向任务的子图,在保留关键信息的同时减少通信开销。我们的方法利用图神经网络(GNN)和图信息瓶颈(GIB)原理,创建适合传输的紧凑、信息丰富且鲁棒的图表示。挑战在于图数据的不规则结构,导致GIB优化复杂。我们通过推导目标函数的一个可计算变分上界来应对这一挑战。此外,我们提出了VQ-GIB机制,通过引入向量量化(VQ)将子图表示转换为离散码本序列,以兼容现有的数字通信系统。实验结果表明,基于GIB的方法能在显著降低通信成本的同时保留任务相关的关键信息。该方法在各类通信信道中表现出鲁棒性能,适用于连续和离散系统。
Keyword:
Task-oriented communication
graph neural network
graph information bottleneck
vector quantization

期刊

I
IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking
IF:
7
论文数:
1.6K
被引数:
5.5K

机构

D
department of communication systems
学者数:
2
论文数: 4
被引数: 0
S
shandong university
学者数:
9.5W
论文数: 6.4W
被引数: 94
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