Graph neural networks (GNNs) are typically applied to static graphs that are assumed to be known upfront. This static input structure is often informed purely by insight of the machine learning practitioner, and might not be optimal for the actual task the GNN is solving. In absence of reliable domain expertise, one might resort to inferring the latent graph structure, which is often difficult due to the vast search space of possible graphs. Here we introduce Pointer Graph Networks (PGNs) which augment sets or graphs with additional inferred edges for improved model expressivity. PGNs allow each node to dynamically point to another node, followed by message passing over these pointers. The sparsity of this adaptable graph structure makes learning tractable while still being sufficiently expressive to simulate complex algorithms. Critically, the pointing mechanism is directly supervised to model long-term sequences of operations on classical data structures, incorporating useful structural inductive biases from theoretical computer science. Qualitatively, we demonstrate that PGNs can learn parallelisable variants of pointer-based data structures, namely disjoint set unions and link/cut trees. PGNs generalise out-of-distribution to 5x larger test inputs on dynamic graph connectivity tasks, outperforming unrestricted GNNs and Deep Sets.


翻译:静态输入结构通常纯粹通过机器学习实践者的洞察力来告知另一个节点,然后通过这些指示器传递信息。这种可调整的图形结构的宽度使得学习具有可移动性,同时仍然对模拟复杂算法具有足够清晰的表达力。关键是,指示机制直接监督到典型数据结构的长期操作序列模型中,包括理论计算机科学中有用的结构诱导偏差。从性质上看,我们证明PGNs可以学习基于点的数据结构的平行变体,即不同步的组合和连接/连接到更深层的GGNS树。

7
下载
关闭预览

相关内容

【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
154+阅读 · 2020年5月26日
【阿尔托大学】图神经网络,Graph Neural Networks,附60页ppt
专知会员服务
181+阅读 · 2020年4月26日
【ICLR2020-】基于记忆的图网络,MEMORY-BASED GRAPH NETWORKS
专知会员服务
108+阅读 · 2020年2月22日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
内涵网络嵌入:Content-rich Network Embedding
我爱读PAMI
4+阅读 · 2019年11月5日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
29+阅读 · 2019年8月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
图神经网络综述:方法及应用 | Deep Reading
AI100
36+阅读 · 2019年3月17日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
Signed Graph Attention Networks
Arxiv
7+阅读 · 2019年9月5日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Simplifying Graph Convolutional Networks
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月19日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月1日
Arxiv
6+阅读 · 2018年2月24日
VIP会员
相关资讯
内涵网络嵌入:Content-rich Network Embedding
我爱读PAMI
4+阅读 · 2019年11月5日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
29+阅读 · 2019年8月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
图神经网络综述:方法及应用 | Deep Reading
AI100
36+阅读 · 2019年3月17日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
相关论文
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
Signed Graph Attention Networks
Arxiv
7+阅读 · 2019年9月5日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Simplifying Graph Convolutional Networks
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月19日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月1日
Arxiv
6+阅读 · 2018年2月24日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员