Positional and structural encodings (PSE) enable better identifiability of nodes within a graph, as in general graphs lack a canonical node ordering. This renders PSEs essential tools for empowering modern GNNs, and in particular graph Transformers. However, designing PSEs that work optimally for a variety of graph prediction tasks is a challenging and unsolved problem. Here, we present the graph positional and structural encoder (GPSE), a first-ever attempt to train a graph encoder that captures rich PSE representations for augmenting any GNN. GPSE can effectively learn a common latent representation for multiple PSEs, and is highly transferable. The encoder trained on a particular graph dataset can be used effectively on datasets drawn from significantly different distributions and even modalities. We show that across a wide range of benchmarks, GPSE-enhanced models can significantly improve the performance in certain tasks, while performing on par with those that employ explicitly computed PSEs in other cases. Our results pave the way for the development of large pre-trained models for extracting graph positional and structural information and highlight their potential as a viable alternative to explicitly computed PSEs as well as to existing self-supervised pre-training approaches.


翻译:位置与结构编码(PSE)能够增强图中节点的可辨识性,因为一般图缺乏规范的节点排序。这使得PSE成为赋能现代图神经网络(GNN),特别是图Transformer的重要工具。然而,设计能适用于各类图预测任务的最优PSE仍是一个具有挑战性且尚未解决的问题。本文提出了图位置与结构编码器(GPSE),首次尝试训练一个能够捕获丰富PSE表示以增强任意GNN的图编码器。GPSE可以有效学习多种PSE的共享潜在表示,并具有高度可迁移性。在特定图数据集上训练的编码器可有效应用于分布乃至模态差异显著的数据集。我们证明,在广泛基准测试中,GPSE增强模型能在某些任务上显著提升性能,同时在另一些任务中与直接计算PSE的模型表现相当。该研究成果为开发用于提取图位置与结构信息的大型预训练模型铺平了道路,并凸显了其作为显式计算PSE及现有自监督预训练方法可行替代方案的潜力。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
国家自然科学基金
18+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
7+阅读 · 2023年9月5日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月4日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月4日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月4日
Exploring Visual Relationship for Image Captioning
Arxiv
15+阅读 · 2018年9月19日
Arxiv
26+阅读 · 2018年2月27日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
1+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
5+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
相关论文
Arxiv
7+阅读 · 2023年9月5日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月4日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月4日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月4日
Exploring Visual Relationship for Image Captioning
Arxiv
15+阅读 · 2018年9月19日
Arxiv
26+阅读 · 2018年2月27日
相关基金
国家自然科学基金
18+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员