Graph neural networks (GNNs) have been increasingly deployed in various applications that involve learning on non-Euclidean data. However, recent studies show that GNNs are vulnerable to graph adversarial attacks. Although there are several defense methods to improve GNN robustness by eliminating adversarial components, they may also impair the underlying clean graph structure that contributes to GNN training. In addition, few of those defense models can scale to large graphs due to their high computational complexity and memory usage. In this paper, we propose GARNET, a scalable spectral method to boost the adversarial robustness of GNN models. GARNET first leverages weighted spectral embedding to construct a base graph, which is not only resistant to adversarial attacks but also contains critical (clean) graph structure for GNN training. Next, GARNET further refines the base graph by pruning additional uncritical edges based on probabilistic graphical model. GARNET has been evaluated on various datasets, including a large graph with millions of nodes. Our extensive experiment results show that GARNET achieves adversarial accuracy improvement and runtime speedup over state-of-the-art GNN (defense) models by up to 13.27% and 14.7x, respectively.


翻译:然而,最近的研究表明,GARNET首先利用加权光谱嵌入来构建一个基础图,该图不仅对对抗性攻击有抗力,而且还包含GNN培训的关键(清洁)图形结构。接下来,GARNET进一步通过根据准稳定图形模型调整额外的非临界边缘来改进基础图。GARNET在各种数据集上进行了评估,其中包括一个有数百万个节点的大图。我们的广泛实验结果表明,GARNET的模型在13.7%之前实现了对抗性精确度的提高并运行到了13.7%的GNNS-SER。

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