We consider feature representation learning problem of molecular graphs. Graph Neural Networks have been widely used in feature representation learning of molecular graphs. However, most existing methods deal with molecular graphs individually while neglecting their connections, such as motif-level relationships. We propose a novel molecular graph representation learning method by constructing a heterogeneous motif graph to address this issue. In particular, we build a heterogeneous motif graph that contains motif nodes and molecular nodes. Each motif node corresponds to a motif extracted from molecules. Then, we propose a Heterogeneous Motif Graph Neural Network (HM-GNN) to learn feature representations for each node in the heterogeneous motif graph. Our heterogeneous motif graph also enables effective multi-task learning, especially for small molecular datasets. To address the potential efficiency issue, we propose to use an edge sampler, which can significantly reduce computational resources usage. The experimental results show that our model consistently outperforms previous state-of-the-art models. Under multi-task settings, the promising performances of our methods on combined datasets shed light on a new learning paradigm for small molecular datasets. Finally, we show that our model achieves similar performances with significantly less computational resources by using our edge sampler.
翻译:我们考虑分子图的特征代表学习问题。 图形神经网络在分子图的特征代表学习中广泛使用。 然而, 多数现有方法都单独处理分子图, 而忽略它们之间的联系, 例如motif 层关系。 我们提出一个新的分子图代表学习方法, 构建一个差异化的motif 图形来解决这个问题。 特别是, 我们建了一个包含 motif 节点和分子节点的变量 Motif 图。 每个 motif 节点都与从分子中提取的模型相对应。 然后, 我们提出一个超常的 Motif 图形神经网( HM- GNNN) 来学习每个节点的特征表达方式, 而同时忽略它们之间的关联, 比如 motif 关系。 我们的多元性模型也能够有效地进行多功能学习, 特别是小分子数据集。 为了解决潜在的效率问题, 我们建议使用一个可显著减少计算资源的边缘取样器。 实验结果显示, 我们的模型始终优于以往的状态模型。 在多式模型设置下, 我们的模型中最有前景的模型化的模型, 我们最后的模型 将展示我们最接近的模型 的模型 的模型 的模型 的模型 的模型的模型的模型的模型 将让我们的模型的模型的模拟化的模型 实现 的模型的模型的模型 的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型 实现 的模型的模型 的模型 以 的 的 的 以 的 以 的 的 的 的 的 的 以 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的