Graph neural networks (GNNs) are a powerful architecture for tackling graph learning tasks, yet have been shown to be oblivious to eminent substructures such as cycles. We present TOGL, a novel layer that incorporates global topological information of a graph using persistent homology. TOGL can be easily integrated into any type of GNN and is strictly more expressive in terms of the Weisfeiler-Lehman graph isomorphism test. Augmenting GNNs with our layer leads to improved predictive performance for graph and node classification tasks, both on synthetic data sets (which can be classified by humans using their topology but not by ordinary GNNs) and on real-world data.


翻译:图形神经网络(GNNs)是处理图表学习任务的强大架构,但已被证明忽视了诸如循环等著名子结构。我们介绍了TOGL,这是一个新颖的层,它包含使用持久性同质学的图表的全球地貌信息。TOGL可以很容易地融入任何类型的GNN,并且从Weisfeiler-Lehman图形的形态式测试中可以更严格地表达出来。增加GNNs与我们的层一起,可以提高图形和节点分类任务的预测性能,无论是在合成数据集(可由人类使用其地形学进行分类,而不是由普通的GNNNs进行分类)上,还是在现实世界数据上都是如此。

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