In Graph Neural Networks (GNNs), hierarchical pooling operators generate a coarser representation of the input data by creating local summaries of the graph structure and its vertex features. Considerable attention has been devoted to studying the expressive power of message-passing (MP) layers in GNNs, while a study on how pooling operators affect the expressivity of a GNN is still lacking. Additionally, despite the recent advances in the design of effective pooling operators, there is not a principled criterion to compare them. Our work aims to fill this gap by providing sufficient conditions for a pooling operator to fully preserve the expressive power of the MP layers before it. These conditions serve as a universal and theoretically-grounded criterion for choosing among existing pooling operators or designing new ones. Based on our theoretical findings, we reviewed several existing pooling operators and identified those that fail to satisfy the expressiveness assumptions. Finally, we introduced an experimental setup to empirically measure the expressive power of a GNN equipped with pooling layers, in terms of its capability to perform a graph isomorphism test.


翻译:在图形神经网络(GNN)中,分层汇聚操作通过创建图结构和其顶点特征的局部摘要来生成输入数据的更粗略表示。虽然对于消息传递(MP)层在GNN中的表达能力已经得到了广泛关注,但是有关汇聚操作如何影响GNN的表达能力的研究仍然缺乏。此外,尽管最近汇聚操作的有效设计已经取得了巨大进展,但是还没有一个原则性标准来比较它们。我们的工作旨在提供一个充分条件,使汇聚操作在其前面的MP层中完全保持表达能力。这些条件作为选择现有汇聚操作或设计新汇聚操作的通用且有理论基础的标准。基于我们的理论发现,我们回顾了几种现有的汇聚操作,并确定了不能满足表达假设的操作。最后,我们介绍了一个实验设置来在图同构测试方面实证地测量GNN装备有汇聚层的表达能力。

0
下载
关闭预览

相关内容

一文带你浏览Graph Transformers
图与推荐
1+阅读 · 2022年7月14日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
【GNN】图神经网络入门之GRN图循环网络
深度学习自然语言处理
17+阅读 · 2020年5月9日
GraphSAGE: GCN落地必读论文
AI100
29+阅读 · 2019年8月15日
Seq2seq强化,Pointer Network简介
机器学习算法与Python学习
15+阅读 · 2018年12月8日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Directional Graph Networks
Arxiv
27+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
一文带你浏览Graph Transformers
图与推荐
1+阅读 · 2022年7月14日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
【GNN】图神经网络入门之GRN图循环网络
深度学习自然语言处理
17+阅读 · 2020年5月9日
GraphSAGE: GCN落地必读论文
AI100
29+阅读 · 2019年8月15日
Seq2seq强化,Pointer Network简介
机器学习算法与Python学习
15+阅读 · 2018年12月8日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员