Graph Neural Networks (GNNs) have shown advantages in various graph-based applications. Most existing GNNs assume strong homophily of graph structure and apply permutation-invariant local aggregation of neighbors to learn a representation for each node. However, they fail to generalize to heterophilic graphs, where most neighboring nodes have different labels or features, and the relevant nodes are distant. Few recent studies attempt to address this problem by combining multiple hops of hidden representations of central nodes (i.e., multi-hop-based approaches) or sorting the neighboring nodes based on attention scores (i.e., ranking-based approaches). As a result, these approaches have some apparent limitations. On the one hand, multi-hop-based approaches do not explicitly distinguish relevant nodes from a large number of multi-hop neighborhoods, leading to a severe over-smoothing problem. On the other hand, ranking-based models do not joint-optimize node ranking with end tasks and result in sub-optimal solutions. In this work, we present Graph Pointer Neural Networks (GPNN) to tackle the challenges mentioned above. We leverage a pointer network to select the most relevant nodes from a large amount of multi-hop neighborhoods, which constructs an ordered sequence according to the relationship with the central node. 1D convolution is then applied to extract high-level features from the node sequence. The pointer-network-based ranker in GPNN is joint-optimized with other parts in an end-to-end manner. Extensive experiments are conducted on six public node classification datasets with heterophilic graphs. The results show that GPNN significantly improves the classification performance of state-of-the-art methods. In addition, analyses also reveal the privilege of the proposed GPNN in filtering out irrelevant neighbors and reducing over-smoothing.


翻译:内建网络( GNN) 在许多基于图形的应用程序中显示出优势 。 多数现有的 GNN 假设图形结构的相似性强, 并应用本地邻居的极异集合来学习每个节点的演示。 但是, 它们没有将相关节点与大量多点区块的超正统图形进行概括化, 导致严重的超偏差问题 。 另一方面, 基于排序的模型不会在中央节点( 即, 多点- 多点- 多点- 多点- 多点- 多点- 网络) 的多点隐形表达, 或者根据关注分( e. 以排名为基础的方法) 排序相邻节点。 因此, 这些方法有一些明显的局限性。 一方面, 多点- 基点- 方法并没有将相关节点与大量多点的多点( 多点) 相交错点 。 基于排序的模型不会与最终任务进行联合优化的节点排序, 并导致次优化的解决方案 。 在这项工作中, 我们使用最深点- 内建的轨道 网络 将显示一个高点 。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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