The conventional approach to deep learning over relational databases applies neural models, such as Graph Neural Networks (GNNs), to a graph representation of the database. Recent approaches instead operate on databases directly, associating tuples with embeddings and extending query mechanisms to jointly process embeddings and relational content. Inspired by these developments, we introduce Neuro-Relational Programs (NRPs), a declarative query language for relational databases whose facts carry numeric vector embeddings. NRPs extend Datalog-style rules with operations that combine, aggregate, and transform embeddings, thereby interleaving relational reasoning and learnable neural components within a single formalism. This yields a general approach to neural computation over relational data: an NRP can be read both as a query plan with trainable components and as a neural architecture with relational structure built in. Natural syntactic fragments of NRPs recover existing architectures and query formalisms. Zero-ary NRPs correspond to non-adaptive query algorithms; monadic NRPs generalize GNN-style message passing and precisely capture Deep Homomorphism Networks, a connection that we extend to frontier-guarded NRPs over databases with row-ids. We characterize the expressive power of unrestricted NRPs with ReLU-FFN transformations by FOCQ, an extension of first-order logic with counting interpreted over real-weighted structures, yielding a precise connection with uniform TC$^0$ over ordered databases. Together, these results establish NRPs as a broad declarative framework for querying and neural computation over relational data.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

神经计算(Neural Computation)期刊传播在理论、建模、计算方面的重要的多学科的研究,在神经科学统计和建设神经启发信息处理系统。这个领域吸引了心理学家、物理学家、计算机科学家、神经科学家和人工智能研究人员,他们致力于研究感知、情感、认知和行为背后的神经系统,以及具有类似能力的人工神经系统。由BRAIN Initiative开发的强大的新实验技术将产生大量复杂的数据集,严谨的统计分析和理论洞察力对于理解这些数据的含义至关重要。及时的、简短的交流、完整的研究文章以及对该领域进展的评论,涵盖了神经计算的所有方面。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/neco/
【NeurIPS'22教程】图神经网络TensorFlow实战指南,128页ppt
专知会员服务
31+阅读 · 2022年11月30日
【图神经网络导论】Intro to Graph Neural Networks,176页ppt
专知会员服务
129+阅读 · 2021年6月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
16+阅读 · 2022年11月1日
Arxiv
37+阅读 · 2021年2月10日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
0+阅读 · 23分钟前
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
16+阅读 · 6月13日
相关VIP内容
【NeurIPS'22教程】图神经网络TensorFlow实战指南,128页ppt
专知会员服务
31+阅读 · 2022年11月30日
【图神经网络导论】Intro to Graph Neural Networks,176页ppt
专知会员服务
129+阅读 · 2021年6月4日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+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
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