Oct, 2023

利用简化复形上的随机游走促进图神经网络

TL;DR图神经网络中广泛使用了节点级随机游走以提高性能,但对于边缘和更一般地,k-单形的随机游走关注有限。本文系统地分析了不同阶数单形复合物(SC)上的随机游走如何在理论表达能力方面促进GNN。首先,在0-单形或节点级上,我们通过随机游走的桥梁建立了现有位置编码(PE)和结构编码(SE)方法之间的联系。其次,在1-单形或边缘级上,我们通过边级随机游走和Hodge 1-Laplacians建立了联系,并分别设计了相应的边界PE。在空间域中,我们直接利用边界级随机游走构建了EdgeRWSE。基于Hodge 1-Laplacians的谱分析,我们提出了Hodge1Lap,一种置换等价并具有表达能力的边界位置编码。第三,在高阶单形上推广了我们的理论,并提出了基于随机游走和Hodge Laplacians设计单形PE的一般原则。还引入了跨层次的随机游走来统一广泛范围的单形网络。大量实验证实了我们基于随机游走的方法的有效性。