Graph Neural Networks (GNNs) had been demonstrated to be inherently susceptible to the problems of over-smoothing and over-squashing. These issues prohibit the ability of GNNs to model complex graph interactions by limiting their effectiveness in taking into account distant information. Our study reveals the key connection between the local graph geometry and the occurrence of both of these issues, thereby providing a unified framework for studying them at a local scale using the Ollivier-Ricci curvature. Specifically, we demonstrate that over-smoothing is linked to positive graph curvature, while over-squashing is linked to negative graph curvature. Based on our theory, we propose the Batch Ollivier-Ricci Flow, a novel rewiring algorithm capable of simultaneously addressing both over-smoothing and over-squashing.


翻译:事实证明,神经网络图(GNNs)在本质上易受过度移动和过度拥挤问题的影响,这些问题限制了GNNs模拟复杂图形互动的能力,限制了它们考虑到远方信息的效力。我们的研究揭示了本地图形几何与这两个问题发生之间的关键联系,从而提供了一个使用Ollivier-Ricci曲线进行局部规模研究的统一框架。具体地说,我们证明超移动与正态图形曲线相关联,而超结构则与负图形曲线相关联。基于我们的理论,我们建议采用Batch Olivier-Ricci流程,这是一种能够同时处理超移动和超超结构的新型重新连线算法。

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