With the tremendous expansion of graphs data, node classification shows its great importance in many real-world applications. Existing graph neural network based methods mainly focus on classifying unlabeled nodes within fixed classes with abundant labeling. However, in many practical scenarios, graph evolves with emergence of new nodes and edges. Novel classes appear incrementally along with few labeling due to its newly emergence or lack of exploration. In this paper, we focus on this challenging but practical graph few-shot class-incremental learning (GFSCIL) problem and propose a novel method called Geometer. Instead of replacing and retraining the fully connected neural network classifer, Geometer predicts the label of a node by finding the nearest class prototype. Prototype is a vector representing a class in the metric space. With the pop-up of novel classes, Geometer learns and adjusts the attention-based prototypes by observing the geometric proximity, uniformity and separability. Teacher-student knowledge distillation and biased sampling are further introduced to mitigate catastrophic forgetting and unbalanced labeling problem respectively. Experimental results on four public datasets demonstrate that Geometer achieves a substantial improvement of 9.46% to 27.60% over state-of-the-art methods.


翻译:随着图表数据的巨大扩展,节点分类显示其在许多现实应用中的极大重要性。基于图形神经网络的现有方法主要侧重于将无标签节点分类在固定类中进行分类并贴上大量标签。然而,在许多实际情况下,图表随着新节点和边缘的出现而演变。新节点类别似乎随着新出现或缺乏探索而出现,加上很少标签而逐渐增加。在本文中,我们侧重于这个富有挑战但实用的图表少见的类分级学习问题,并提出了名为“Geomeg”的新方法。与其替换和再培训完全连接的神经网络类,相比,Geomegrom预测一个节点的标签,办法是找到最近的类类原型。在计量空间中,原型是一个类。随着新类的出现,Geomet学习并调整以关注为基础的原型,观察几何相近、统一性和可调性。师资知识蒸馏和偏差性抽样法被进一步引入,以分别减轻灾难性的遗忘和不平衡标签问题。在四个公共数据系统上的实验性结果显示:4.46 地质测量方法取得了实质性的改进。

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