We propose a geometric scattering-based graph neural network (GNN) for approximating solutions of the NP-hard maximum clique (MC) problem. We construct a loss function with two terms, one which encourages the network to find highly connected nodes and the other which acts as a surrogate for the constraint that the nodes form a clique. We then use this loss to train an efficient GNN architecture that outputs a vector representing the probability for each node to be part of the MC and apply a rule-based decoder to make our final prediction. The incorporation of the scattering transform alleviates the so-called oversmoothing problem that is often encountered in GNNs and would degrade the performance of our proposed setup. Our empirical results demonstrate that our method outperforms representative GNN baselines in terms of solution accuracy and inference speed as well as conventional solvers like Gurobi with limited time budgets. Furthermore, our scattering model is very parameter efficient with only $\sim$ 0.1\% of the number of parameters compared to previous GNN baseline models.


翻译:我们提出一个基于几何散射的图形神经网络(GNN),以接近NP-硬最大球状问题的解决办法。我们用两个条件构建一个损失函数,一个是鼓励网络找到高度连接的节点,另一个是替代节点形成一个球状的制约。我们然后利用这一损失来培训一个高效的GNN结构,该结构输出一个矢量,代表每个节点成为MC的一部分的概率,并应用一个基于规则的解密器作出最后预测。纳入分散变换会缓解在GNNs经常遇到的所谓超移动问题,并将降低我们拟议设置的性能。我们的实证结果表明,我们的方法在解决方案准确性和推断速度方面超越了代表GNN的基线,以及像Grobi这样的具有有限时间预算的常规求解器。此外,我们的分散模型非常高效的参数,比以前的GNNN基线模型的参数数量只有0.1美元。

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