Graph Neural Networks (GNNs) are powerful tools for graph representation learning. Despite their rapid development, GNNs also face some challenges, such as over-fitting, over-smoothing, and non-robustness. Previous works indicate that these problems can be alleviated by random dropping methods, which integrate augmented data into models by randomly masking parts of the input. However, some open problems of random dropping on GNNs remain to be solved. First, it is challenging to find a universal method that are suitable for all cases considering the divergence of different datasets and models. Second, augmented data introduced to GNNs causes the incomplete coverage of parameters and unstable training process. Third, there is no theoretical analysis on the effectiveness of random dropping methods on GNNs. In this paper, we propose a novel random dropping method called DropMessage, which performs dropping operations directly on the propagated messages during the message-passing process. More importantly, we find that DropMessage provides a unified framework for most existing random dropping methods, based on which we give theoretical analysis of their effectiveness. Furthermore, we elaborate the superiority of DropMessage: it stabilizes the training process by reducing sample variance; it keeps information diversity from the perspective of information theory, enabling it become a theoretical upper bound of other methods. To evaluate our proposed method, we conduct experiments that aims for multiple tasks on five public datasets and two industrial datasets with various backbone models. The experimental results show that DropMessage has the advantages of both effectiveness and generalization, and can significantly alleviate the problems mentioned above.


翻译:神经网图( GNNs) 是一个强大的图形代表学习工具 。 尽管其快速发展, GNNs 也面临一些挑战, 如超装、超移动和非紫外线。 先前的工作表明, 这些问题可以通过随机投放方法来缓解, 随机投放方法将增强的数据整合到模型中, 随机掩盖输入部分 。 但是, 随机投放 GNNs 的一些公开问题仍有待解决 。 首先, 找到一种适合所有案例的通用方法, 考虑到不同数据集和模型的差异 。 第二, 向 GNNs 引入的扩大数据导致参数覆盖不完全, 以及培训过程不稳定 。 第三, 对 GNNS 随机投放方法的有效性没有进行理论分析 。 在本文中, 我们提出一种新型的随机投放方法, 直接投放在信息传输过程中的操作。 更重要的是, DowmMs 发现, 调放式模型为大多数现有的随机投放方法提供了一个统一的框架, 在此基础上, 我们从理论上分析其有效性。 此外, 我们从高端的角度来解释 推理算出 。

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