In real-world scenarios, subgraphs of a larger global graph may be distributed across multiple devices or institutions, and only locally accessible due to privacy restrictions, although there may be links between them. Recently proposed subgraph Federated Learning (FL) methods deal with those missing links across private local subgraphs while distributively training Graph Neural Networks (GNNs) on them. However, they have overlooked the inevitable heterogeneity among subgraphs, caused by subgraphs comprising different parts of a global graph. For example, a subgraph may belong to one of the communities within the larger global graph. A naive subgraph FL in such a case will collapse incompatible knowledge from local GNN models trained on heterogeneous graph distributions. To overcome such a limitation, we introduce a new subgraph FL problem, personalized subgraph FL, which focuses on the joint improvement of the interrelated local GNN models rather than learning a single global GNN model, and propose a novel framework, FEDerated Personalized sUBgraph learning (FED-PUB), to tackle it. A crucial challenge in personalized subgraph FL is that the server does not know which subgraph each client has. FED-PUB thus utilizes functional embeddings of the local GNNs using random graphs as inputs to compute similarities between them, and use them to perform weighted averaging for server-side aggregation. Further, it learns a personalized sparse mask at each client to select and update only the subgraph-relevant subset of the aggregated parameters. We validate FED-PUB for its subgraph FL performance on six datasets, considering both non-overlapping and overlapping subgraphs, on which ours largely outperforms relevant baselines.


翻译:在现实世界的情景中,更大的全球图形的子图可能分布于多个装置或机构,并且只能因隐私限制而在当地使用,尽管它们之间可能存在联系。最近提议的子图联邦学习(FL)方法处理私人地方子图中缺失的链接,同时在它们上分配培训图形神经网络(GNN),但是,它们忽略了由包含全球图形不同部分的子图导致的子图之间不可避免的异质性。例如,一个子图可能属于更大的全球图形中的一个社区。在这种情况下,一个天真的子图FL(FL)将破坏在多式图分布方面受过训练的本地GNNN模型的不兼容性链接。为了克服这种限制,我们引入一个新的子图FL问题,个化的子图FL(GNNNN)模型与其学习单一的全球GNNN模型相比,它们忽视了共同改进的本地GNNN模型,并提议一个新的框架,只有FUB(FED-PB(FED-PB-PB)来解决这个问题。一个在个人化的子图子图中,一个关键的子图中,而个人化的客户在使用FL(FL)的直径直径直径直径直线上,在服务器上,在使用每个服务器上,每个服务器上都会的子图中,它们使用O(SL)的分解的子图中,它们使用一个子图中,它们使用一个子图)的子图,它们使用一个子图。

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