The increasing amount of graph data places requirements on the efficient training of graph neural networks (GNNs). The emerging graph distillation (GD) tackles this challenge by distilling a small synthetic graph to replace the real large graph, ensuring GNNs trained on real and synthetic graphs exhibit comparable performance. However, existing methods rely on GNN-related information as supervision, including gradients, representations, and trajectories, which have two limitations. First, GNNs can affect the spectrum (i.e., eigenvalues) of the real graph, causing spectrum bias in the synthetic graph. Second, the variety of GNN architectures leads to the creation of different synthetic graphs, requiring traversal to obtain optimal performance. To tackle these issues, we propose Graph Distillation with Eigenbasis Matching (GDEM), which aligns the eigenbasis and node features of real and synthetic graphs. Meanwhile, it directly replicates the spectrum of the real graph and thus prevents the influence of GNNs. Moreover, we design a discrimination constraint to balance the effectiveness and generalization of GDEM. Theoretically, the synthetic graphs distilled by GDEM are restricted spectral approximations of the real graphs. Extensive experiments demonstrate that GDEM outperforms state-of-the-art GD methods with powerful cross-architecture generalization ability and significant distillation efficiency. Our code is available at https://github.com/liuyang-tian/GDEM.


翻译:随着图数据规模的日益增长,对高效训练图神经网络(GNNs)提出了迫切需求。新兴的图蒸馏(GD)技术通过蒸馏出小型合成图替代真实大规模图来应对这一挑战,确保基于真实图和合成图训练的GNNs具有相媲美的性能。然而现有方法依赖GNN相关信息的监督,包括梯度、表征和训练轨迹,存在两个局限:其一,GNN会影响真实图谱(即特征值),导致合成图产生谱偏差;其二,不同GNN架构会生成不同合成图,需遍历才能获得最优性能。针对这些问题,我们提出基于特征基匹配的图蒸馏(GDEM),通过对齐真实图与合成图的特征基及节点特征,同时直接复制真实图谱以消除GNN的影响。此外,我们设计了一种判别约束来平衡GDEM的有效性与泛化性。理论上,经GDEM蒸馏的合成图是真实图的受限谱逼近。大量实验表明,GDEM在蒸馏效率显著提升的同时,以强大的跨架构泛化能力超越了最先进的GD方法。我们的代码已开源在https://github.com/liuyang-tian/GDEM。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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 · 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
3+阅读 · 2015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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月18日
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Heterogeneous Graph Transformer
Arxiv
27+阅读 · 2020年3月3日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
VIP会员
最新内容
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:48
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
7+阅读 · 今天8:46
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
9+阅读 · 今天5:37
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
7+阅读 · 今天5:35
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天5:24
相关VIP内容
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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月18日
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Heterogeneous Graph Transformer
Arxiv
27+阅读 · 2020年3月3日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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 · 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
3+阅读 · 2015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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员