Graph anomaly detection (GAD) is a challenging binary classification problem due to its different structural distribution between anomalies and normal nodes -- abnormal nodes are a minority, therefore holding high heterophily and low homophily compared to normal nodes. Furthermore, due to various time factors and the annotation preferences of human experts, the heterophily and homophily can change across training and testing data, which is called structural distribution shift (SDS) in this paper. The mainstream methods are built on graph neural networks (GNNs), benefiting the classification of normals from aggregating homophilous neighbors, yet ignoring the SDS issue for anomalies and suffering from poor generalization. This work solves the problem from a feature view. We observe that the degree of SDS varies between anomalies and normal nodes. Hence to address the issue, the key lies in resisting high heterophily for anomalies meanwhile benefiting the learning of normals from homophily. We tease out the anomaly features on which we constrain to mitigate the effect of heterophilous neighbors and make them invariant. We term our proposed framework as Graph Decomposition Network (GDN). Extensive experiments are conducted on two benchmark datasets, and the proposed framework achieves a remarkable performance boost in GAD, especially in an SDS environment where anomalies have largely different structural distribution across training and testing environments. Codes are open-sourced in https://github.com/blacksingular/wsdm_GDN.


翻译:图异常检测(GAD)是一个具有挑战性的二分类问题,其根源在于异常节点与正常节点之间存在不同的结构分布——异常节点是少数群体,因此与正常节点相比,具有高异质性和低同质性。此外,由于多种时间因素和人类专家的标注偏好,异质性和同质性可能会在训练数据和测试数据之间发生变化,本文将此现象称为结构分布偏移(SDS)。主流方法基于图神经网络(GNN),通过聚合同质邻居来提升正常节点的分类效果,却忽略了异常节点面临的SDS问题,导致泛化性能不佳。本文从特征视角解决该问题。我们观察到异常节点与正常节点的SDS程度不同。因此,解决问题的关键在于:在抵抗异常节点的高异质性影响的同时,使正常节点能从同质性中受益学习。我们提取异常特征,并对其施加约束以减轻异质邻居的影响,使其保持不变性。我们将所提出的框架命名为图分解网络(GDN)。在两个基准数据集上进行了大量实验,所提出的框架在GAD任务中取得了显著的性能提升,尤其是在异常节点在训练和测试环境中具有显著不同结构分布的SDS环境下表现突出。代码已开源在 https://github.com/blacksingular/wsdm_GDN。

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
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
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
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
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
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
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
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
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月7日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月6日
Arxiv
13+阅读 · 2019年4月9日
A Survey on Deep Learning for Named Entity Recognition
Arxiv
73+阅读 · 2018年12月22日
Exploring Visual Relationship for Image Captioning
Arxiv
15+阅读 · 2018年9月19日
VIP会员
最新内容
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
0+阅读 · 今天3:42
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
2+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
6+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
5+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
6+阅读 · 6月24日
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
5+阅读 · 6月24日
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
7+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
12+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23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
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
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
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
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
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
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