Graph neural networks (GNNs) have demonstrated superior performance for semi-supervised node classification on graphs, as a result of their ability to exploit node features and topological information simultaneously. However, most GNNs implicitly assume that the labels of nodes and their neighbors in a graph are the same or consistent, which does not hold in heterophilic graphs, where the labels of linked nodes are likely to differ. Hence, when the topology is non-informative for label prediction, ordinary GNNs may work significantly worse than simply applying multi-layer perceptrons (MLPs) on each node. To tackle the above problem, we propose a new $p$-Laplacian based GNN model, termed as $^p$GNN, whose message passing mechanism is derived from a discrete regularization framework and could be theoretically explained as an approximation of a polynomial graph filter defined on the spectral domain of $p$-Laplacians. The spectral analysis shows that the new message passing mechanism works simultaneously as low-pass and high-pass filters, thus making $^p$GNNs are effective on both homophilic and heterophilic graphs. Empirical studies on real-world and synthetic datasets validate our findings and demonstrate that $^p$GNNs significantly outperform several state-of-the-art GNN architectures on heterophilic benchmarks while achieving competitive performance on homophilic benchmarks. Moreover, $^p$GNNs can adaptively learn aggregation weights and are robust to noisy edges.


翻译:图形神经网络(GNNS)显示,由于能够同时利用节点特征和地形信息,在图形上的半监督节点分类方面表现优异。然而,大多数GNNS隐含地认为,图表中节点及其邻居的标签是相同的或一致的,这在异统图中并不存在,而相连接节点的标签可能不同。因此,当表层对标签预测没有信息规范时,普通GNNS可能比简单地在每一个节点上应用多层透视器(MLPs)工作要差得多。为了解决上述问题,我们提议一个新的基于GNNNNN的美元-Laplacecian模型,称为$p$GNNNN,其信息传递机制来自离散的规范化框架,理论上可以解释为在美元-Laplacecional域定义的光谱域域域域域上,普通GNBR-MERG(美元)基准新信息传递机制同时作为低端和高端透度透射器的过滤器。因此,GNBNURG(美元-G)的Siral-ralGNBILG) IMS-ralGS-ral-ral-ralGS-ralGS-ral-ral-ralGNS-ral-ral-ral-ral-ral-S-S-S-ral-S-S-S-S-S-S-ral-ral-ral-ral-S-ral-S-sal-sal-ral-ral-ral-S-S-s-s-s-s-s-ral-s-s-s-s-S-s-s-s-s-S-S-S-S-S-sal-sal-S-S-S-S-S-S-S-Supal-sal-sal-sal-sal-Ial-Ial-S-s-s-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S

0
下载
关闭预览

相关内容

因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016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
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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
21+阅读 · 2021年2月13日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Simplifying Graph Convolutional Networks
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月19日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月1日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
相关论文
Arxiv
21+阅读 · 2021年2月13日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Simplifying Graph Convolutional Networks
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月19日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月1日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016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
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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员