Graph autoencoders (GAE) and variational graph autoencoders (VGAE) emerged as two powerful groups of unsupervised node embedding methods, with various applications to graph-based machine learning problems such as link prediction and community detection. Nonetheless, at the beginning of this Ph.D. project, GAE and VGAE models were also suffering from key limitations, preventing them from being adopted in the industry. In this thesis, we present several contributions to improve these models, with the general aim of facilitating their use to address industrial-level problems involving graph representations. Firstly, we propose two strategies to overcome the scalability issues of previous GAE and VGAE models, permitting to effectively train these models on large graphs with millions of nodes and edges. These strategies leverage graph degeneracy and stochastic subgraph decoding techniques, respectively. Besides, we introduce Gravity-Inspired GAE and VGAE, providing the first extensions of these models for directed graphs, that are ubiquitous in industrial applications. We also consider extensions of GAE and VGAE models for dynamic graphs. Furthermore, we argue that GAE and VGAE models are often unnecessarily complex, and we propose to simplify them by leveraging linear encoders. Lastly, we introduce Modularity-Aware GAE and VGAE to improve community detection on graphs, while jointly preserving good performances on link prediction. In the last part of this thesis, we evaluate our methods on several graphs extracted from the music streaming service Deezer. We put the emphasis on graph-based music recommendation problems. In particular, we show that our methods can improve the detection of communities of similar musical items to recommend to users, that they can effectively rank similar artists in a cold start setting, and that they permit modeling the music genre perception across cultures.


翻译:图形自动校验器(GAE)和变形图形自动校验器(VGAE)作为两个强大的未受监督的节点嵌入方法组出现,它们具有各种应用性,可以解决基于图形的机器学习问题,例如连接预测和社区检测。然而,在博士D项目开始时,GAE和VGAE模型也存在关键的局限性,从而阻碍了这些模型在工业中被采纳。在这个论文中,我们提出了几项改进这些模型的贡献,其总目标是促进这些模型用于解决工业一级涉及图形表达的流问题。首先,我们提出了两个战略,以克服以前的GAE和VGAE模型的可缩放问题,允许用数百万个节点和边缘对基于图形的机器学习问题进行有效的模型培训。此外,我们引入了GA和VGA模型的图解析技术,我们用这些模型来改进了最新的数值,我们可以在工业应用中进行直观的数值分析。我们从GA和VGA模型上进行扩展,我们用这些模型来进行不固定的变现。

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