We present a novel approach to optimal transport between graphs from the perspective of stationary Markov chains. A weighted graph may be associated with a stationary Markov chain by means of a random walk on the vertex set with transition distributions depending on the edge weights of the graph. After drawing this connection, we describe how optimal transport techniques for stationary Markov chains may be used in order to perform comparison and alignment of the graphs under study. In particular, we propose the graph optimal transition coupling problem, referred to as GraphOTC, in which the Markov chains associated to two given graphs are optimally synchronized to minimize an expected cost. The joint synchronized chain yields an alignment of the vertices and edges in the two graphs, and the expected cost of the synchronized chain acts as a measure of distance or dissimilarity between the two graphs. We demonstrate that GraphOTC performs equal to or better than existing state-of-the-art techniques in graph optimal transport for several tasks and datasets. Finally, we also describe a generalization of the GraphOTC problem, called the FusedOTC problem, from which we recover the GraphOTC and OT costs as special cases.


翻译:我们从固定的Markov链条的角度介绍了一种在图表之间进行最佳移动的新办法。一个加权的图表可能与固定的Markov链条相关联,其方式是按图的边缘重量来随机走动,根据图的边缘分布。我们绘制了这一连接之后,我们描述了如何使用固定的Markov链条的最佳运输技术来比较和对准所研究的图表。特别是,我们提出了称为GreapootC的图形最佳过渡混合问题,在其中,与两个特定图表相关的Markov链条最优化同步,以尽量减少预期费用。联合同步链使两个图表的脊椎和边缘对齐,以及同步链的预期成本,作为两个图表之间的距离或差异的衡量尺度。我们证明,GAPOTC在图形最佳运输中与现有的最新技术在数项任务和数据集中的表现相同或更好。最后,我们还描述了GreamootOC问题的一般化,称为FuseteteteteTC问题,我们从中回收了GALOT和OT的特殊案例。

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