Discriminative Random Walks (DRWs) are a simple yet powerful tool for semi-supervised node classification, but their theoretical foundations remain fragmentary. We revisit DRWs through the lens of information geometry, treating the family of class-specific hitting-time laws on an absorbing Markov chain as a statistical manifold. Starting from a log-linear edge-weight model, we derive closed-form expressions for the hitting-time probability mass function, its full moment hierarchy, and the observed Fisher information. The Fisher matrix of each seed node turns out to be rank-one, taking the quotient by its null space yields a low-dimensional, globally flat manifold that captures all identifiable directions of the model. Leveraging the geometry, we introduce a sensitivity score for unlabeled nodes that bounds, and in one-dimensional cases attains, the maximal first-order change in DRW betweenness under unit Fisher perturbations. The score can lead to principled strategies for active label acquisition, edge re-weighting, and explanation.


翻译:判别随机游走(DRW)是半监督节点分类中一种简单而强大的工具,但其理论基础仍不完整。我们通过信息几何的视角重新审视DRW,将吸收马尔可夫链上类别特定的首达时律族视为一个统计流形。从对数线性边权模型出发,我们推导了首达时概率质量函数、其完整矩层次结构以及观测Fisher信息的闭式表达式。每个种子节点的Fisher矩阵均为秩一矩阵,通过对其零空间取商,我们得到了一个低维、全局平坦的流形,该流形捕捉了模型所有可识别方向。利用该几何结构,我们为未标记节点引入了一个敏感度评分,该评分界定了单位Fisher扰动下DRW介数的一阶最大变化,在一维情况下可达该上界。该评分可引导出主动标签获取、边重加权及解释的基于原理的策略。

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马尔可夫链,因安德烈·马尔可夫(A.A.Markov,1856-1922)得名,是指数学中具有马尔可夫性质的离散事件随机过程。该过程中,在给定当前知识或信息的情况下,过去(即当前以前的历史状态)对于预测将来(即当前以后的未来状态)是无关的。 在马尔可夫链的每一步,系统根据概率分布,可以从一个状态变到另一个状态,也可以保持当前状态。状态的改变叫做转移,与不同的状态改变相关的概率叫做转移概率。随机漫步就是马尔可夫链的例子。随机漫步中每一步的状态是在图形中的点,每一步可以移动到任何一个相邻的点,在这里移动到每一个点的概率都是相同的(无论之前漫步路径是如何的)。
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