Graph Neural Networks (GNNs) have achieved significant success across various applications. However, their complex structures and inner workings can be challenging for non-AI experts to understand. To address this issue, this study presents \name{}, an educational visualization tool for interactive learning of GNNs. GNN 101 introduces a set of animated visualizations that seamlessly integrate mathematical formulas with visualizations via multiple levels of abstraction, including a model overview, layer operations, and detailed calculations. Users can easily switch between two complementary views: a node-link view that offers an intuitive understanding of the graph data, and a matrix view that provides a space-efficient and comprehensive overview of all features and their transformations across layers. GNN 101 was designed and developed based on close collaboration with four GNN experts and deployment in three GNN-related courses. We demonstrated the usability and effectiveness of GNN 101 via use cases and user studies with both GNN teaching assistants and students. To ensure broad educational access, GNN 101 is open-source and available directly in web browsers without requiring any installations.


翻译:图神经网络(GNNs)已在多种应用中取得了显著成功。然而,其复杂的结构及内部工作机制对于非人工智能专家而言可能较难理解。为解决这一问题,本研究提出了\\name{},一个用于交互式学习GNN的教育可视化工具。GNN 101引入了一套动画可视化方案,通过多层抽象(包括模型概览、层操作及详细计算)将数学公式与可视化无缝集成。用户可以轻松在两种互补视图之间切换:一种是提供对图数据直观理解的节点-链接视图,另一种是以空间高效的方式全面展示所有特征及其跨层变换的矩阵视图。GNN 101的设计与开发基于与四位GNN专家的密切合作,并在三门GNN相关课程中进行了部署。我们通过使用案例和用户研究(涵盖GNN助教和学生)证明了GNN 101的可用性和有效性。为确保广泛的教育可及性,GNN 101是开源的,并可直接在网络浏览器中使用,无需任何安装。

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