Graph Neural Networks (GNNs) are a popular approach for predicting graph structured data. As GNNs tightly entangle the input graph into the neural network structure, common explainable AI approaches are not applicable. To a large extent, GNNs have remained black-boxes for the user so far. In this paper, we show that GNNs can in fact be naturally explained using higher-order expansions, i.e. by identifying groups of edges that jointly contribute to the prediction. Practically, we find that such explanations can be extracted using a nested attribution scheme, where existing techniques such as layer-wise relevance propagation (LRP) can be applied at each step. The output is a collection of walks into the input graph that are relevant for the prediction. Our novel explanation method, which we denote by GNN-LRP, is applicable to a broad range of graph neural networks and lets us extract practically relevant insights on sentiment analysis of text data, structure-property relationships in quantum chemistry, and image classification.


翻译:图形神经网络( GNN) 是预测图形结构数据的一种受欢迎的方法。 由于 GNNs 将输入图紧紧缠在神经网络结构中, 通用的可解释的AI 方法并不适用。 在很大程度上, GNNs 至今仍是用户的黑箱。 在本文中, 我们显示, GNNs 实际上可以自然地使用更高级的扩展来解释, 即通过确定有助于共同预测的边缘群来解释。 实际上, 我们发现, 这种解释可以使用嵌套的归属方案来解析。 在这种方案中, 现有的技术, 如分层关联性传播( LRP) 可以在每一个步骤中应用。 输出是收集与预测相关的输入图的行迹。 我们用 GNN- LRP 表示的新的解释方法, 适用于广泛的图形神经网络, 并让我们从文字数据、 量子化学 的结构- 与 图像分类 的情感分析中提取实际相关的见解。

1
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
52+阅读 · 2020年11月3日
图节点嵌入(Node Embeddings)概述,9页pdf
专知会员服务
39+阅读 · 2020年8月22日
【ICML2020】持续图神经网络,Continuous Graph Neural Networks
专知会员服务
149+阅读 · 2020年6月28日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
图神经网络(Graph Neural Networks,GNN)综述
极市平台
104+阅读 · 2019年11月27日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
29+阅读 · 2019年8月13日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18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
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年9月24日
Arxiv
49+阅读 · 2020年12月16日
Pointer Graph Networks
Arxiv
7+阅读 · 2020年6月11日
Arxiv
24+阅读 · 2018年10月24日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
52+阅读 · 2020年11月3日
图节点嵌入(Node Embeddings)概述,9页pdf
专知会员服务
39+阅读 · 2020年8月22日
【ICML2020】持续图神经网络,Continuous Graph Neural Networks
专知会员服务
149+阅读 · 2020年6月28日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
相关资讯
图神经网络(Graph Neural Networks,GNN)综述
极市平台
104+阅读 · 2019年11月27日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
29+阅读 · 2019年8月13日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18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
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年9月24日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员