Graph neural networks have become one of the most important techniques to solve machine learning problems on graph-structured data. Recent work on vertex classification proposed deep and distributed learning models to achieve high performance and scalability. However, we find that the feature vectors of benchmark datasets are already quite informative for the classification task, and the graph structure only provides a means to denoise the data. In this paper, we develop a theoretical framework based on graph signal processing for analyzing graph neural networks. Our results indicate that graph neural networks only perform low-pass filtering on feature vectors and do not have the non-linear manifold learning property. We further investigate their resilience to feature noise and propose some insights on GCN-based graph neural network design.


翻译:图表神经网络已成为解决图形结构数据中机器学习问题的最重要技术之一。最近关于顶点分类的工作提出了深度和分布式学习模型,以达到高性能和可缩放性。然而,我们发现基准数据集的特性矢量对于分类任务来说已经相当丰富,而图形结构仅提供了一种使数据隐蔽的手段。在本文中,我们根据图形信号处理方法开发了一个理论框架,用于分析图形神经网络。我们的结果表明,图形神经网络只对特性矢量进行低空过滤,没有非线性多功能学习属性。我们进一步调查其特性的复原力,并就基于GCN的图形神经网络设计提出一些见解。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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