With the explosion of graph-structured data, link prediction has emerged as an increasingly important task. Embedding methods for link prediction utilize neural networks to generate node embeddings, which are subsequently employed to predict links between nodes. However, the existing embedding methods typically take a holistic strategy to learn node embeddings and ignore the entanglement of latent factors. As a result, entangled embeddings fail to effectively capture the underlying information and are vulnerable to irrelevant information, leading to unconvincing and uninterpretable link prediction results. To address these challenges, this paper proposes a novel framework with two variants, the disentangled graph auto-encoder (DGAE) and the variational disentangled graph auto-encoder (VDGAE). Our work provides a pioneering effort to apply the disentanglement strategy to link prediction. The proposed framework infers the latent factors that cause edges in the graph and disentangles the representation into multiple channels corresponding to unique latent factors, which contributes to improving the performance of link prediction. To further encourage the embeddings to capture mutually exclusive latent factors, we introduce mutual information regularization to enhance the independence among different channels. Extensive experiments on various real-world benchmarks demonstrate that our proposed methods achieve state-of-the-art results compared to a variety of strong baselines on link prediction tasks. Qualitative analysis on the synthetic dataset also illustrates that the proposed methods can capture distinct latent factors that cause links, providing empirical evidence that our models are able to explain the results of link prediction to some extent. All code will be made publicly available upon publication of the paper.


翻译:随着图结构数据的爆炸式增长,链接预测已成为日益重要的任务。用于链接预测的嵌入方法利用神经网络生成节点嵌入,随后用于预测节点间的链接。然而,现有嵌入方法通常采用整体策略学习节点嵌入,忽略了潜在因素的纠缠性。因此,纠缠嵌入无法有效捕获底层信息,且易受无关信息干扰,导致链接预测结果缺乏说服力和可解释性。为解决这些问题,本文提出了一种包含两种变体的新颖框架:解耦图自编码器(DGAE)和变分解耦图自编码器(VDGAE)。我们的工作是首次将解耦策略应用于链接预测的先驱性尝试。该框架推断图中导致边形成的潜在因素,并将表示解耦为对应不同潜在因素的多个通道,从而有助于提升链接预测性能。为进一步促使嵌入捕获互斥的潜在因素,我们引入互信息正则化以增强不同通道间的独立性。在多个真实世界基准数据集上的大量实验表明,与多种强基线方法相比,所提出的方法在链接预测任务上达到了最先进的结果。在合成数据集上的定性分析也表明,所提方法能够捕获导致链接的不同潜在因素,为模型能在一定程度上解释链接预测结果提供了实证依据。论文发表后,所有代码将公开提供。

0
下载
关闭预览

相关内容

网络中的链路预测(Link Prediction)是指如何通过已知的网络节点以及网络结构等信息预测网络中尚未产生连边的两个节点之间产生链接的可能性。这种预测既包含了对未知链接(exist yet unknown links)的预测也包含了对未来链接(future links)的预测。该问题的研究在理论和应用两个方面都具有重要的意义和价值 。
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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
2+阅读 · 2017年12月31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
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
1+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
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
Noise-Resilient Designs for Optical Neural Networks
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月11日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月10日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月10日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月9日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6日
Arxiv
26+阅读 · 2018年2月27日
VIP会员
最新内容
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
5+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
6+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
14+阅读 · 6月13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
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
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
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
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
1+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
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