Graph neural networks (GNNs) are a powerful architecture for tackling graph learning tasks, yet have been shown to be oblivious to eminent substructures, such as cycles. We present TOGL, a novel layer that incorporates global topological information of a graph using persistent homology. TOGL can be easily integrated into any type of GNN and is strictly more expressive in terms of the Weisfeiler--Lehman test of isomorphism. Augmenting GNNs with our layer leads to beneficial predictive performance, both on synthetic data sets, which can be trivially classified by humans but not by ordinary GNNs, and on real-world data.


翻译:图形神经网络(GNNs)是处理图表学习任务的强大架构,但已被证明忽视了诸如循环等著名子结构。我们介绍了TOGL,这是一个新颖的层,它包含使用持久性同族学的图表中的全球地貌信息。TOGL可以很容易地融入任何类型的GNN,并且严格地说,它更能表现为无形态的Weisfeiler-Lehman测试。增加我们的层GNs,在合成数据集和现实世界数据上都会产生有益的预测性能,合成数据集可以由人类进行微不足道的分类,但普通的GNNNs不能进行分类。

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