Graph neural networks are increasingly becoming the go-to approach in various fields such as computer vision, computational biology and chemistry, where data are naturally explained by graphs. However, unlike traditional convolutional neural networks, deep graph networks do not necessarily yield better performance than shallow graph networks. This behavior usually stems from the over-smoothing phenomenon. In this work, we propose a family of architectures to control this behavior by design. Our networks are motivated by numerical methods for solving Partial Differential Equations (PDEs) on manifolds, and as such, their behavior can be explained by similar analysis. Moreover, as we demonstrate using an extensive set of experiments, our PDE-motivated networks can generalize and be effective for various types of problems from different fields. Our architectures obtain better or on par with the current state-of-the-art results for problems that are typically approached using different architectures.


翻译:在计算机视觉、计算生物学和化学等不同领域,图形神经网络正在日益成为对流方法,数据自然用图表来解释。然而,与传统的进化神经网络不同,深图网络不一定比浅图网络产生更好的性能。这种行为通常源于过度移动的现象。在这项工作中,我们建议建立一套结构来通过设计来控制这种行为。我们的网络的动机是用数字方法来解决在多管上部分差异,因此,它们的行为可以通过类似的分析来解释。此外,正如我们用一系列广泛的实验来证明的那样,我们的PDE动因网络可以对不同领域的各类问题进行概括化和有效。我们的建筑在通常使用不同结构处理的问题上获得更好的或与当前最先进的结果相当。

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