Nodes residing in different parts of a graph can have similar structural roles within their local network topology. The identification of such roles provides key insight into the organization of networks and can be used for a variety of machine learning tasks. However, learning structural representations of nodes is a challenging problem, and it has typically involved manually specifying and tailoring topological features for each node. In this paper, we develop GraphWave, a method that represents each node's network neighborhood via a low-dimensional embedding by leveraging heat wavelet diffusion patterns. Instead of training on hand-selected features, GraphWave learns these embeddings in an unsupervised way. We mathematically prove that nodes with similar network neighborhoods will have similar GraphWave embeddings even though these nodes may reside in very different parts of the network, and our method scales linearly with the number of edges. Experiments in a variety of different settings demonstrate GraphWave's real-world potential for capturing structural roles in networks, and our approach outperforms existing state-of-the-art baselines in every experiment, by as much as 137%.


翻译:位于图表不同部分的节点可以在本地网络地形图中具有类似的结构角色。 识别这些角色可以提供对网络组织的关键洞察力,并可用于各种机器学习任务。 但是,学习节点的结构表述是一个具有挑战性的问题, 它通常涉及手动为每个节点指定和定制地貌特征。 在本文中, 我们开发了GreaphWave, 这是一种通过利用热波扩散模式进行低维嵌入来代表每个节点网络周边的方法。 GrapWave 与其在手选的特征上进行培训, 不如用不受监督的方式学习这些嵌入。 我们用数学证明, 类似网络周边的节点的结点将具有相似的图动嵌入功能, 尽管这些节点可能位于网络的非常不同部分, 而我们的方法尺度则与边缘数量呈线度。 在不同环境中的实验显示了GreaphWave 在获取网络结构角色方面的真实世界潜力, 我们的方法比每个实验中的现有状态基线要高出37 % 。

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