In the quest to improve efficiency, interdependence and complexity are becoming defining characteristics of modern complex networks representing engineered and natural systems. Graph theory is a widely used framework for modeling such complex networks and to evaluate their robustness to disruptions. Particularly, identification of critical nodes/links in a graph can facilitate the enhancement of graph (system) robustness and characterize crucial factors of system performance. Most existing methods of critical node identification are based on an iterative approach that explores each node/link of a graph. These methods suffer from high computational complexity and the resulting analysis is network specific. Additionally, uncertainty associated with the underlying graphical model further limits the potential value of these traditional approaches. To overcome these challenges, we propose a Bayesian graph neural network based node classification framework that is computationally efficient and systematically incorporates uncertainties. Instead of utilizing the observed graph for training the model, a MAP estimate of the graph is computed based on the observed topology and node target labels. Further, a Monte-Carlo (MC) dropout algorithm is incorporated to account for the epistemic uncertainty. The fidelity and the gain in computational complexity offered by the Bayesian framework is illustrated using simulation results.


翻译:为了提高效率,相互依存性和复杂性正在成为现代复杂网络的界定特征,这些复杂网络代表了工程和自然系统。图表理论是一个广泛使用的框架,用于模拟这些复杂网络,并评价其对中断的稳健性。特别是,在图形中识别关键节点/链接,可以促进图形(系统)稳健性,并描述系统性能的关键因素。大多数关键节点识别方法都基于探索每个图的节点/链接的迭接方法。这些方法存在高计算复杂性,因此产生的分析是具体的网络。此外,与基本图形模型相关的不确定性进一步限制了这些传统方法的潜在价值。为了克服这些挑战,我们提议以计算高效和系统化的方式纳入基于节点分类框架的巴伊斯图图形神经网络。使用观察到的图表来培训模型,而根据观察到的表层和节点标签计算出图表的估计数。此外,蒙特-卡洛(MC)的退出算法被并入了缩略图中的缩略图。通过模拟结果来说明巴伊西亚框架提供的计算复杂性。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
124+阅读 · 2020年11月20日
一份简单《图神经网络》教程,28页ppt
专知会员服务
122+阅读 · 2020年8月2日
【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
154+阅读 · 2020年5月26日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
109+阅读 · 2020年5月15日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
内涵网络嵌入:Content-rich Network Embedding
我爱读PAMI
4+阅读 · 2019年11月5日
LibRec 精选:AutoML for Contextual Bandits
LibRec智能推荐
7+阅读 · 2019年9月19日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
29+阅读 · 2019年8月13日
Faster R-CNN
数据挖掘入门与实战
4+阅读 · 2018年4月20日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】TensorFlow手把手CNN实践指南
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年8月17日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
30+阅读 · 2021年7月7日
Graph Analysis and Graph Pooling in the Spatial Domain
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
10+阅读 · 2019年2月19日
VIP会员
相关资讯
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
内涵网络嵌入:Content-rich Network Embedding
我爱读PAMI
4+阅读 · 2019年11月5日
LibRec 精选:AutoML for Contextual Bandits
LibRec智能推荐
7+阅读 · 2019年9月19日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
29+阅读 · 2019年8月13日
Faster R-CNN
数据挖掘入门与实战
4+阅读 · 2018年4月20日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】TensorFlow手把手CNN实践指南
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年8月17日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员