Graph deep learning has recently emerged as a powerful ML concept allowing to generalize successful deep neural architectures to non-Euclidean structured data. Such methods have shown promising results on a broad spectrum of applications ranging from social science, biomedicine, and particle physics to computer vision, graphics, and chemistry. One of the limitations of the majority of the current graph neural network architectures is that they are often restricted to the transductive setting and rely on the assumption that the underlying graph is known and fixed. In many settings, such as those arising in medical and healthcare applications, this assumption is not necessarily true since the graph may be noisy, partially- or even completely unknown, and one is thus interested in inferring it from the data. This is especially important in inductive settings when dealing with nodes not present in the graph at training time. Furthermore, sometimes such a graph itself may convey insights that are even more important than the downstream task. In this paper, we introduce Differentiable Graph Module (DGM), a learnable function predicting the edge probability in the graph relevant for the task, that can be combined with convolutional graph neural network layers and trained in an end-to-end fashion. We provide an extensive evaluation of applications from the domains of healthcare (disease prediction), brain imaging (gender and age prediction), computer graphics (3D point cloud segmentation), and computer vision (zero-shot learning). We show that our model provides a significant improvement over baselines both in transductive and inductive settings and achieves state-of-the-art results.


翻译:最近,深刻的图形学成为了一个强大的ML概念,能够将成功的深神经结构推广到非欧洲的结构性数据。这种方法在社会科学、生物医学、粒子物理学、计算机视觉、图形和化学等广泛的应用中显示了有希望的结果。目前大多数图形神经网络结构的局限性之一是,它们往往局限于传输环境,并依赖于基础图为人所知和固定的假设。在许多环境中,例如在医疗和医疗应用中,这一假设不一定是真实的,因为图表可能是噪音、部分或甚至完全未知的,因此人们有兴趣从数据中推断出它。在与培训时间的图形中不存在的节点打交道时,这一点在感化环境中尤为重要。此外,有时这样的图本身会传达比下游任务更重要的洞察力。在本文中,我们引入了可区分的图形模块(DGM),一种可以学习的功能,预测与任务相关的图表的边缘概率,可以与直径、部分甚至完全未知的图像级模型模型和大脑图像分析结果相结合,这可以结合到从数据结构中获取进进进的图像网络层次,在计算机的阶段和经过培训的图像分析中提供我们深层次的模型的图像的图像分析。

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