Probabilistic graphical models provide a powerful tool to describe complex statistical structure, with many real-world applications in science and engineering from controlling robotic arms to understanding neuronal computations. A major challenge for these graphical models is that inferences such as marginalization are intractable for general graphs. These inferences are often approximated by a distributed message-passing algorithm such as Belief Propagation, which does not always perform well on graphs with cycles, nor can it always be easily specified for complex continuous probability distributions. Such difficulties arise frequently in expressive graphical models that include intractable higher-order interactions. In this paper we define the Recurrent Factor Graph Neural Network (RF-GNN) to achieve fast approximate inference on graphical models that involve many-variable interactions. Experimental results on several families of graphical models demonstrate the out-of-distribution generalization capability of our method to different sized graphs, and indicate the domain in which our method outperforms Belief Propagation (BP). Moreover, we test the RF-GNN on a real-world Low-Density Parity-Check dataset as a benchmark along with other baseline models including BP variants and other GNN methods. Overall we find that RF-GNNs outperform other methods under high noise levels.


翻译:概率图模型为描述复杂统计结构提供了强大工具,在科学与工程领域(从机械臂控制到神经元计算理解)具有众多实际应用。这类图模型面临的主要挑战在于,对一般图结构而言,边缘化等推理任务难以直接求解。此类推理通常通过信念传播等分布式消息传递算法进行近似,但该算法在处理带环图时效果不稳定,且难以针对复杂连续概率分布进行便捷定义。这些问题在包含难以处理的高阶交互作用的表达性图模型中频繁出现。本文定义了循环因子图神经网络以实现对包含多变量交互作用的图模型的快速近似推理。在多个图模型族上的实验结果表明,该方法对不同规模图结构具有跨分布泛化能力,并揭示了其性能优于信念传播的应用场景。此外,我们在真实低密度奇偶校验数据集上,将RF-GNN与包括信念传播变体及其他图神经网络方法在内的基线模型进行基准测试。总体发现,在高噪声水平下RF-GNN的性能优于其他方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

《图形模型》是国际公认的高评价的顶级期刊,专注于图形模型的创建、几何处理、动画和可视化,以及它们在工程、科学、文化和娱乐方面的应用。GMOD为其读者提供了经过彻底审查和精心挑选的论文,这些论文传播令人兴奋的创新,传授严谨的理论基础,提出健壮和有效的解决方案,或描述各种主题中的雄心勃勃的系统或应用程序。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/cvgip/
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
254+阅读 · 2020年4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
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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 · 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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Arxiv
10+阅读 · 2020年6月12日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月1日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:33
长时程具身智能安全综述:机器人操作的跨层分析
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:55
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
4+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
4+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
16+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
13+阅读 · 6月4日
相关VIP内容
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
254+阅读 · 2020年4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
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9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
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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关论文
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Arxiv
10+阅读 · 2020年6月12日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月1日
相关基金
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 · 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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员