Dynamic graphs arise in various real-world applications, and it is often welcomed to model the dynamics directly in continuous time domain for its flexibility. This paper aims to design an easy-to-use pipeline (termed as EasyDGL which is also due to its implementation by DGL toolkit) composed of three key modules with both strong fitting ability and interpretability. Specifically the proposed pipeline which involves encoding, training and interpreting: i) a temporal point process (TPP) modulated attention architecture to endow the continuous-time resolution with the coupled spatiotemporal dynamics of the observed graph with edge-addition events; ii) a principled loss composed of task-agnostic TPP posterior maximization based on observed events on the graph, and a task-aware loss with a masking strategy over dynamic graph, where the covered tasks include dynamic link prediction, dynamic node classification and node traffic forecasting; iii) interpretation of the model outputs (e.g., representations and predictions) with scalable perturbation-based quantitative analysis in the graph Fourier domain, which could more comprehensively reflect the behavior of the learned model. Extensive experimental results on public benchmarks show the superior performance of our EasyDGL for time-conditioned predictive tasks, and in particular demonstrate that EasyDGL can effectively quantify the predictive power of frequency content that a model learn from the evolving graph data.


翻译:动态图在各种实际应用中出现,直接在连续时间域中建模动态性能够带来灵活性。本文旨在设计一种易于使用的流程(称为EasyDGL,也即由DGL工具包实现),由三个关键模块组成,具有强大的拟合能力和可解释性。具体来说,所提出的流程包括编码、训练和解释:i)一种时空点过程(TPP)调制的注意力机制,以赋予连续时间分辨率,以及观察到的图的耦合时空动力学和边添加事件;ii)一个基于任务无关TPP后验最大化的原则性损失,该损失基于观察到的图事件,以及具有动态图上的掩码策略的面向任务的损失,其中覆盖的任务包括动态链接预测、动态节点分类和节点流量预测;iii)通过图傅里叶域中可扩展的扰动基于定量分析解释模型输出(如表示和预测),这种分析能够更全面地反映模型的学习行为。广泛的公共基准实验结果表明,EasyDGL在时态预测任务中具有卓越的性能,并且特别地证明EasyDGL能够有效地量化模型从演化图数据中学习的频率内容的预测能力。

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