Conventional graph neural networks (GNNs) are often confronted with fairness issues that may stem from their input, including node attributes and neighbors surrounding a node. While several recent approaches have been proposed to eliminate the bias rooted in sensitive attributes, they ignore the other key input of GNNs, namely the neighbors of a node, which can introduce bias since GNNs hinge on neighborhood structures to generate node representations. In particular, the varying neighborhood structures across nodes, manifesting themselves in drastically different node degrees, give rise to the diverse behaviors of nodes and biased outcomes. In this paper, we first define and generalize the degree bias using a generalized definition of node degree as a manifestation and quantification of different multi-hop structures around different nodes. To address the bias in the context of node classification, we propose a novel GNN framework called Generalized Degree Fairness-centric Graph Neural Network (Deg-FairGNN). Specifically, in each GNN layer, we employ a learnable debiasing function to generate debiasing contexts, which modulate the layer-wise neighborhood aggregation to eliminate the degree bias originating from the diverse degrees among nodes. Extensive experiments on three benchmark datasets demonstrate the effectiveness of our model on both accuracy and fairness metrics.


翻译:传统的图神经网络(GNN)常面临公平性问题,该问题可能源于其输入,包括节点属性和节点周围的邻居。尽管近期提出了若干方法以消除基于敏感属性的偏差,但这些方法忽略了GNN的另一关键输入——节点的邻居,由于GNN依赖邻域结构生成节点表示,邻居可能引入偏差。特别地,节点间不同的邻域结构(表现为节点度的显著差异)会导致节点行为多样性和有偏结果。本文首先利用节点度的广义定义作为不同节点周围多跳结构的表征与量化方式,定义并泛化了度偏差。为应对节点分类中的偏差问题,我们提出了一种新颖的GNN框架——广义度公平图神经网络(Deg-FairGNN)。具体而言,在每个GNN层中,我们采用可学习的去偏函数生成去偏上下文,以调节逐层邻域聚合过程,消除因节点度差异导致的度偏差。在三个基准数据集上的大量实验表明,我们的模型在准确率和公平性指标上均具有有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18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
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年9月24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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月11日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
67+阅读 · 2022年4月13日
Arxiv
19+阅读 · 2021年2月4日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
A Comprehensive Survey on Graph Neural Networks
Arxiv
21+阅读 · 2019年1月3日
Arxiv
26+阅读 · 2018年2月27日
VIP会员
最新内容
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
4+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
4+阅读 · 5月29日
“史诗怒火行动”中美军损失的作战飞机
专知会员服务
4+阅读 · 5月29日
ICML 2026 | 理解上下文持续学习中的泛化与遗忘
专知会员服务
5+阅读 · 5月28日
Agent Harness综述:大模型智能体执行器工程全景
专知会员服务
14+阅读 · 5月28日
《基于理论的威慑效能评估》
专知会员服务
8+阅读 · 5月28日
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年9月24日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月11日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
67+阅读 · 2022年4月13日
Arxiv
19+阅读 · 2021年2月4日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
A Comprehensive Survey on Graph Neural Networks
Arxiv
21+阅读 · 2019年1月3日
Arxiv
26+阅读 · 2018年2月27日
相关基金
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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员