In this paper we study the stability properties of aggregation graph neural networks (Agg-GNNs) considering perturbations of the underlying graph. An Agg-GNN is a hybrid architecture where information is defined on the nodes of a graph, but it is processed block-wise by Euclidean CNNs on the nodes after several diffusions on the graph shift operator. We derive stability bounds for the mapping operator associated to a generic Agg-GNN, and we specify conditions under which such operators can be stable to deformations. We prove that the stability bounds are defined by the properties of the filters in the first layer of the CNN that acts on each node. Additionally, we show that there is a close relationship between the number of aggregations, the filter's selectivity, and the size of the stability constants. We also conclude that in Agg-GNNs the selectivity of the mapping operators is tied to the properties of the filters only in the first layer of the CNN stage. This shows a substantial difference with respect to the stability properties of selection GNNs, where the selectivity of the filters in all layers is constrained by their stability. We provide numerical evidence corroborating the results derived, testing the behavior of Agg-GNNs in real life application scenarios considering perturbations of different magnitude.


翻译:在本文中,我们研究了总图神经网络(Agg-GNNs)的稳定性属性,以考虑基图的扰动。Agg-GNNS是一个混合结构,在图形节点上定义信息,但由EuclideanCNNs在图形转换操作器上几次扩散后,在节点上进行分解处理。我们为与通用的Agg-GNN(Agg-GNN)相关的绘图操作员设定了稳定性界限,我们具体规定了这些操作员能够稳定变形的条件。我们证明,稳定性界限是由每个节点上运行的CNNN第一层过滤器的特性所定义的。此外,我们表明,在总图数数量、过滤器的选择性和稳定性常数大小之间有着密切的关系。我们还得出结论,在Agg-GNNNNS中,绘图操作员的选择性与过滤器的特性只有在CNNP阶段的第一层才有联系。这显示,在选择GNNNN的稳定性方面存在着很大的差异。在选择 GNNNNN的稳定性特性方面,在每一个节点上,过滤器的选择性性分析结果取决于其真实生命的大小。我们根据它们的不同测试结果提供了各种的数值判断。

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