Oversmoothing is a common phenomenon in a wide range of Graph Neural Networks (GNNs) and Transformers, where performance worsens as the number of layers increases. Instead of characterizing oversmoothing from the view of complete collapse in which representations converge to a single point, we dive into a more general perspective of dimensional collapse in which representations lie in a narrow cone. Accordingly, inspired by the effectiveness of contrastive learning in preventing dimensional collapse, we propose a novel normalization layer called ContraNorm. Intuitively, ContraNorm implicitly shatters representations in the embedding space, leading to a more uniform distribution and a slighter dimensional collapse. On the theoretical analysis, we prove that ContraNorm can alleviate both complete collapse and dimensional collapse under certain conditions. Our proposed normalization layer can be easily integrated into GNNs and Transformers with negligible parameter overhead. Experiments on various real-world datasets demonstrate the effectiveness of our proposed ContraNorm. Our implementation is available at https://github.com/PKU-ML/ContraNorm.


翻译:过平滑是图神经网络(GNNs)与Transformer中普遍存在的现象,表现为随着网络层数增加模型性能下降。不同于将过平滑视为表征收敛至单一点的完全坍缩,我们从更广义的维度坍缩视角切入——即表征局限于狭窄锥形空间。受对比学习在抑制维度坍缩方面成效的启发,我们提出新型归一化层ContraNorm。直观而言,ContraNorm能隐式打散嵌入空间中的表征,促使其分布更均匀并减轻维度坍缩。理论分析证明,ContraNorm在特定条件下可同时缓解完全坍缩与维度坍缩。该归一化层可轻松集成至GNNs与Transformer中,且参数量可忽略不计。多组真实数据集实验验证了ContraNorm的有效性。相关实现代码已开源至https://github.com/PKU-ML/ContraNorm。

0
下载
关闭预览

相关内容

【AAAI2023】少样本无监督域适应中的高层语义特征
专知会员服务
16+阅读 · 2023年1月8日
专知会员服务
32+阅读 · 2021年7月15日
专知会员服务
90+阅读 · 2021年6月29日
专知会员服务
53+阅读 · 2021年6月14日
【Google】平滑对抗训练,Smooth Adversarial Training
专知会员服务
49+阅读 · 2020年7月4日
浅聊对比学习(Contrastive Learning)
极市平台
3+阅读 · 2022年7月26日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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 · 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
1+阅读 · 2011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6月14日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
VIP会员
最新内容
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
4+阅读 · 10月24日
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
8+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
14+阅读 · 10月20日
Maven智能系统:帕兰提尔军事人工智能平台详解
专知会员服务
15+阅读 · 10月20日
《测试自动化框架在敏捷软件开发中的角色》
专知会员服务
8+阅读 · 10月20日
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
12+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
17+阅读 · 10月15日
相关资讯
浅聊对比学习(Contrastive Learning)
极市平台
3+阅读 · 2022年7月26日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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 · 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
1+阅读 · 2011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