图卷积Learning Convolutional Neural Networks for Graphs

简介

卷积神经网络(CNN)用于“图(Graph)模型”

要解决的问题

  1. 给定图的集合:图(Graph)的分类(classification)问题和回归(regression)问题
  2. 给定一张大图:图的表示,节点类型和缺失边(edge)的推断

论文的motivation

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CNN处理图片的过程,可以看作是按照一定顺序处理图片中的像素,处理每个像素时,会考虑周围像素点的影响(像素的特征表示),卷积核可以看作是对该像素点做了正则化表示。类比图问题,可以把每个像素看成是图的节点,因此CNN用于图的处理需要首先解决的两个问题:1)节点的处理顺序;2)节点的表示和正则化。

方法梗概

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处理过程大概有3步:
1)依据给图节点打标的顺序选定节点序列
2)用节点的邻节点生成子图,作为该节点的特征表示
3)节点特征表示的正则化
之后输入到卷积神经网络。

相关定义

图:G:=(V,E),节点集合V,边的集合E
图的矩阵表示:假设V的大小为n,E的大小是m,可用一个n*n的矩阵A表示图。如果第i各节点和第j各节点有链接,则A(i,j)=1,否则A(i,j)=0。这种表示方法的缺点是“维度灾难”。
节点间的路径(path):从一个节点到另一节点的最短路径
节点打标(node labeling):对每个节点打标签
节点分区(partition):相同标签的节点组成一个区

算法

1)选择节点序列


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2)输入节点,输入节点的邻居


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3)输入节点,输出节点的正则化表示


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4)正则化函数,处理过程中对邻居节点进行了排序


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5)完整流程
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实验

见论文原文https://arxiv.org/pdf/1605.05273.pdf

相关连接

1) 基于图卷积网络的图深度学习
2)深度 | 一文概览图卷积网络基本结构和最新进展
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