Graph Neural Networks (GNNs) are widely used on a variety of graph-based machine learning tasks. For node-level tasks, GNNs have strong power to model the homophily property of graphs (i.e., connected nodes are more similar) while their ability to capture the heterophily property is often doubtful. This is partially caused by the design of the feature transformation with the same kernel for the nodes in the same hop and the followed aggregation operator. One kernel cannot model the similarity and the dissimilarity (i.e., the positive and negative correlation) between node features simultaneously even though we use attention mechanisms like Graph Attention Network (GAT), since the weight calculated by attention is always a positive value. In this paper, we propose a novel GNN model based on a bi-kernel feature transformation and a selection gate. Two kernels capture homophily and heterophily information respectively, and the gate is introduced to select which kernel we should use for the given node pairs. We conduct extensive experiments on various datasets with different homophily-heterophily properties. The experimental results show consistent and significant improvements against state-of-the-art GNN methods.


翻译:图像神经网络 (GNNs) 被广泛用于各种基于图形的机器学习任务。 对于节点层面的任务, GNNs 具有强大的力量来模拟图形的同质属性( 即连接节点比较相似), 而它们捕捉偏差属性的能力往往令人怀疑。 这部分是由于用同一跳点的节点和随后的聚合操作器使用相同的内核来设计特征转换。 一个内核无法同时模拟节点特征之间的相似性和差异性( 即正和负相关性), 即使我们使用像图形关注网络( GAT) 这样的关注机制, 因为按关注度计算的权重总是一个正值 。 在本文中, 我们提出一个新的 GNNN 模型, 其基础是双核特征转换和选择门。 两根核分别捕捉同质和异性信息, 并引入门来选择我们应该在给定的节点配中使用哪种内核( 即正和负相关关系) 。 我们用不同的同质- 恒定的改进方法对各种数据设置进行了广泛的实验 。

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