Graph Neural Networks (GNNs) perform effectively when training and testing graphs are drawn from the same distribution, but struggle to generalize well in the face of distribution shifts. To address this issue, existing mainstreaming graph rationalization methods first identify rationale and environment subgraphs from input graphs, and then diversify training distributions by augmenting the environment subgraphs. However, these methods merely combine the learned rationale subgraphs with environment subgraphs in the representation space to produce augmentation samples, failing to produce sufficiently diverse distributions. Thus, in this paper, we propose to achieve an effective Graph Rationalization by Boosting Environmental diversity, a GRBE approach that generates the augmented samples in the original graph space to improve the diversity of the environment subgraph. Firstly, to ensure the effectiveness of augmentation samples, we propose a precise rationale subgraph extraction strategy in GRBE to refine the rationale subgraph learning process in the original graph space. Secondly, to ensure the diversity of augmented samples, we propose an environment diversity augmentation strategy in GRBE that mixes the environment subgraphs of different graphs in the original graph space and then combines the new environment subgraphs with rationale subgraphs to generate augmented graphs. The average improvements of 7.65% and 6.11% in rationalization and classification performance on benchmark datasets demonstrate the superiority of GRBE over state-of-the-art approaches.


翻译:图神经网络(GNNs)在训练图与测试图来自相同分布时表现良好,但在面对分布偏移时泛化能力不足。为解决此问题,现有主流图合理化方法首先从输入图中识别出合理化子图与环境子图,然后通过增强环境子图来多样化训练分布。然而,这些方法仅将学习到的合理化子图与环境子图在表示空间中进行组合以生成增强样本,未能产生足够多样化的分布。因此,本文提出通过提升环境多样性来实现有效的图合理化,即GRBE方法,该方法在原始图空间中生成增强样本以提高环境子图的多样性。首先,为确保增强样本的有效性,我们在GRBE中提出了一种精确的合理化子图提取策略,以优化原始图空间中的合理化子图学习过程。其次,为确保增强样本的多样性,我们在GRBE中提出了一种环境多样性增强策略,该策略在原始图空间中混合不同图的环境子图,然后将新的环境子图与合理化子图结合以生成增强图。在基准数据集上,合理化与分类性能分别平均提升7.65%和6.11%,这证明了GRBE相较于现有先进方法的优越性。

1
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2023年5月15日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Efficiently Embedding Dynamic Knowledge Graphs
Arxiv
14+阅读 · 2019年10月15日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
11+阅读 · 2023年5月15日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Efficiently Embedding Dynamic Knowledge Graphs
Arxiv
14+阅读 · 2019年10月15日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员