Convolutional neural networks (CNNs) have achieved great success on grid-like data such as images, but face tremendous challenges in learning from more generic data such as graphs. In CNNs, the trainable local filters enable the automatic extraction of high-level features. The computation with filters requires a fixed number of ordered units in the receptive fields. However, the number of neighboring units is neither fixed nor are they ordered in generic graphs, thereby hindering the applications of convolutional operations. Here, we address these challenges by proposing the learnable graph convolutional layer (LGCL). LGCL automatically selects a fixed number of neighboring nodes for each feature based on value ranking in order to transform graph data into grid-like structures in 1-D format, thereby enabling the use of regular convolutional operations on generic graphs. To enable model training on large-scale graphs, we propose a sub-graph training method to reduce the excessive memory and computational resource requirements suffered by prior methods on graph convolutions. Our experimental results on node classification tasks in both transductive and inductive learning settings demonstrate that our methods can achieve consistently better performance on the Cora, Citeseer, Pubmed citation network, and protein-protein interaction network datasets. Our results also indicate that the proposed methods using sub-graph training strategy are more efficient as compared to prior approaches.


翻译:相邻神经网络(CNNs)在图像等类似网格的数据方面取得了巨大成功,但在从图表等更通用的数据中学习方面却面临着巨大的挑战。 在CNNs中,可培训的本地过滤器能够自动提取高层次的特征。 与过滤器的计算需要固定数量在可接收域域的定购单位。 但是,相邻单位的数量没有固定,也没有在通用图表中订购,从而阻碍了动态操作的应用。 在这里,我们通过提出可学习的图形相向层(LGCL)来应对这些挑战。 LGCL 自动为每个特性选择固定数量的相邻节点, 以价值排序为基础, 以便将图形数据转换成1-D格式的网格结构, 从而使得能够使用通用图表中的常规进化操作。 为了能够进行大型图表的模型培训, 我们建议了一个子图表培训方法来减少过量的记忆和计算资源需求。 我们在转换和感化学习过程中的节点分类方法的实验结果显示, 我们的系统化和比较性学习方式也表明, 我们的网络的先期研究方法能够以更精确的方式, 比较的网络, 显示我们的方法, 比较的网络的网络的进化方法, 也显示我们的方法可以取得更精确的进化。

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