Graph Neural Networks (GNNs) have become increasingly ubiquitous in numerous applications and systems, necessitating explanations of their predictions, especially when making critical decisions. However, explaining GNNs is challenging due to the complexity of graph data and model execution. Despite additional computational costs, post-hoc explanation approaches have been widely adopted due to the generality of their architectures. Intrinsically interpretable models provide instant explanations but are usually model-specific, which can only explain particular GNNs. Therefore, we propose a novel GNN explanation framework named SCALE, which is general and fast for explaining predictions. SCALE trains multiple specialty learners to explain GNNs since constructing one powerful explainer to examine attributions of interactions in input graphs is complicated. In training, a black-box GNN model guides learners based on an online knowledge distillation paradigm. In the explanation phase, explanations of predictions are provided by multiple explainers corresponding to trained learners. Specifically, edge masking and random walk with restart procedures are executed to provide structural explanations for graph-level and node-level predictions, respectively. A feature attribution module provides overall summaries and instance-level feature contributions. We compare SCALE with state-of-the-art baselines via quantitative and qualitative experiments to prove its explanation correctness and execution performance. We also conduct a series of ablation studies to understand the strengths and weaknesses of the proposed framework.


翻译:尽管计算成本增加,但热后解释方法因其结构的广度而被广泛采用。内在解释性模型提供即时解释,但通常只有模型,只能解释特定的GNN。因此,我们提议一个名为SCALE的新型GNN解释框架,用于解释预测,这个框架是通用的和快速的,用于解释预测。SCALE培训多个专业学习者解释GNNs,因为建造一个强大的解释器来审查投入图中的互动属性,这是很复杂的。在培训中,一个黑盒GNNN模型指导学习者以在线知识蒸馏范式为基础。在解释阶段,预测的解释由多个解释员提供与受过训练的学习者相应的解释。具体来说,用边际掩码和随机行走来解释,用来为图表级别和节点预测提供结构性解释。SARLE培训多专业学习者,因为建造了一个强大的解释器解释器来审查输入图中的互动属性和模型的属性。我们用SLA级分析模型来比较其业绩和定性系列。我们用SLE的特征分析模型来提供总体总结和定量解释。我们用SAL的模型来比较其质量解释。

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