Graph machine learning provides powerful tools for understanding complex networks and learning meaningful node representations. A central challenge, however, is designing embeddings with minimal distortion of both local and global functionals, such as shortest path lengths. Prior distortion guarantees for distance-preserving embeddings are worst-case in nature, producing overly pessimistic bounds that fail to capture the structure of typical large-scale networks. To address this, we analyze shortest-path approximation via landmark-based embeddings on inhomogeneous random graphs, a general model with type-dependent edge probabilities. By retaining shortest paths to a small set of reference nodes called landmarks, landmark-based methods effectively function as virtual graph spanners, where structural heterogeneity and controlled neighborhood expansion modeled via multi-type branching processes enable significantly tighter dimension-distortion trade-offs than classical worst-case bounds. We extend these guarantees to global, component-wide averages and unify the analysis across finite-type and continuous latent spaces through a novel metric sandwiching framework, establishing universal distortion bounds for general $L^2$ kernel models, including heavy-tailed and power-law networks. Finally, we introduce a GNN-augmented variant that replaces rigid, computationally expensive exact shortest-path queries with flexible, structure-aware neural surrogates. By leveraging the inherent alignment between graph neural message-passing and the dynamic programming principles of shortest-path algorithms, our approach demonstrates that models trained on small-scale random graphs learn to extract universal distance-preserving features, achieving robust generalization to large-scale, real-world networks that match or exceed the fidelity of classical, exact landmark-based embeddings.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【元图(Meta-Graph):元学习小样本连接预测】
专知会员服务
65+阅读 · 2020年5月31日
论文浅尝 | GEOM-GCN: Geometric Graph Convolutional Networks
开放知识图谱
14+阅读 · 2020年4月8日
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
GraphSAGE: GCN落地必读论文
AI100
29+阅读 · 2019年8月15日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
论文浅尝 | 基于深度序列模型的知识图谱补全
开放知识图谱
29+阅读 · 2019年5月19日
Image Captioning 36页最新综述, 161篇参考文献
专知
90+阅读 · 2018年10月23日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
1+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
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
46+阅读 · 2022年9月6日
Arxiv
19+阅读 · 2021年2月4日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
VIP会员
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
8+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
10+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
10+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
14+阅读 · 10月13日
相关VIP内容
【元图(Meta-Graph):元学习小样本连接预测】
专知会员服务
65+阅读 · 2020年5月31日
相关基金
国家自然科学基金
5+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
1+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
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员