图形神经网络（GNNS）在节点分类，回归和推荐任务中取得了最新的最新性能。当可提供高质量和丰富的连接结构时，GNNS工作好。但是，在许多真实世界图中，该要求在节点度具有幂律分布的许多真实世界中，因为许多节点具有较少或嘈杂的连接。这种情况的极端情况是节点可能没有邻居，称为严格的冷启动（SCS）场景。这会强制预测模型依赖于节点的输入特征。与通过蒸馏方法相比，我们提出冷啤酒以解决SCS和嘈杂的邻居设置。我们介绍了功能贡献比（FCR），测量使用电感GNN解决SCS问题的可行性，并选择SCS泛化的最佳体系结构。我们通过实验显示FCR Disentangles图数据集的各种组成部分的贡献，并展示了几个公共基准和专有电子商务数据集上的冷啤酒的优越性。我们方法的源代码可用于：https://github.com/amazon-research/gnn-tail-一致化。

尽管图神经网络（GNNS）已经证明了它们在处理非欧国人结构数据方面的功效，但由于多跳数据依赖性施加的可伸缩性约束，因此很难将它们部署在实际应用中。现有方法试图通过使用训练有素的GNN的标签训练多层感知器（MLP）来解决此可伸缩性问题。即使可以显着改善MLP的性能，但两个问题仍能阻止MLP的表现优于GNN并在实践中使用：图形结构信息的无知和对节点功能噪声的敏感性。在本文中，我们建议在图（NOSMOG）上学习噪声稳定结构感知的MLP，以克服挑战。具体而言，我们首先将节点内容与位置功能进行补充，以帮助MLP捕获图形结构信息。然后，我们设计了一种新颖的表示相似性蒸馏策略，以将结构节点相似性注入MLP。最后，我们介绍了对抗性功能的扩展，以确保稳定的学习能力噪声，并进一步提高性能。广泛的实验表明，在七个数据集中，NOSMOG在转导和归纳环境中均优于GNN和最先进的方法，同时保持竞争性推理效率。

Graph Neural Networks (GNNs) have been a prevailing technique for tackling various analysis tasks on graph data. A key premise for the remarkable performance of GNNs relies on complete and trustworthy initial graph descriptions (i.e., node features and graph structure), which is often not satisfied since real-world graphs are often incomplete due to various unavoidable factors. In particular, GNNs face greater challenges when both node features and graph structure are incomplete at the same time. The existing methods either focus on feature completion or structure completion. They usually rely on the matching relationship between features and structure, or employ joint learning of node representation and feature (or structure) completion in the hope of achieving mutual benefit. However, recent studies confirm that the mutual interference between features and structure leads to the degradation of GNN performance. When both features and structure are incomplete, the mismatch between features and structure caused by the missing randomness exacerbates the interference between the two, which may trigger incorrect completions that negatively affect node representation. To this end, in this paper we propose a general GNN framework based on teacher-student distillation to improve the performance of GNNs on incomplete graphs, namely T2-GNN. To avoid the interference between features and structure, we separately design feature-level and structure-level teacher models to provide targeted guidance for student model (base GNNs, such as GCN) through distillation. Then we design two personalized methods to obtain well-trained feature and structure teachers. To ensure that the knowledge of the teacher model is comprehensively and effectively distilled to the student model, we further propose a dual distillation mode to enable the student to acquire as much expert knowledge as possible.

Node classification on graph data is a major problem, and various graph neural networks (GNNs) have been proposed. Variants of GNNs such as H2GCN and CPF outperform graph convolutional networks (GCNs) by improving on the weaknesses of the traditional GNN. However, there are some graph data which these GNN variants fail to perform well than other GNNs in the node classification task. This is because H2GCN has a feature thinning on graph data with high average degree, and CPF gives rise to a problem about label-propagation suitability. Accordingly, we propose a hierarchical model selection framework (HMSF) that selects an appropriate GNN model by analyzing the indicators of each graph data. In the experiment, we show that the model selected by our HMSF achieves high performance on node classification for various types of graph data.

由于学术和工业领域的异质图无处不在，研究人员最近提出了许多异质图神经网络（HGNN）。在本文中，我们不再采用更强大的HGNN模型，而是有兴趣设计一个多功能的插件模块，该模块解释了从预先训练的HGNN中提取的关系知识。据我们所知，我们是第一个在异质图上提出高阶（雇用）知识蒸馏框架的人，无论HGNN的模型体系结构如何，它都可以显着提高预测性能。具体而言，我们的雇用框架最初执行一阶节点级知识蒸馏，该蒸馏曲线及其预测逻辑编码了老师HGNN的语义。同时，二阶关系级知识蒸馏模仿了教师HGNN生成的不同类型的节点嵌入之间的关系相关性。在各种流行的HGNN模型和三个现实世界的异质图上进行了广泛的实验表明，我们的方法获得了一致且相当大的性能增强，证明了其有效性和泛化能力。

Recent years have witnessed great success in handling graph-related tasks with Graph Neural Networks (GNNs). Despite their great academic success, Multi-Layer Perceptrons (MLPs) remain the primary workhorse for practical industrial applications. One reason for this academic-industrial gap is the neighborhood-fetching latency incurred by data dependency in GNNs, which make it hard to deploy for latency-sensitive applications that require fast inference. Conversely, without involving any feature aggregation, MLPs have no data dependency and infer much faster than GNNs, but their performance is less competitive. Motivated by these complementary strengths and weaknesses, we propose a Graph Self-Distillation on Neighborhood (GSDN) framework to reduce the gap between GNNs and MLPs. Specifically, the GSDN framework is based purely on MLPs, where structural information is only implicitly used as prior to guide knowledge self-distillation between the neighborhood and the target, substituting the explicit neighborhood information propagation as in GNNs. As a result, GSDN enjoys the benefits of graph topology-awareness in training but has no data dependency in inference. Extensive experiments have shown that the performance of vanilla MLPs can be greatly improved with self-distillation, e.g., GSDN improves over stand-alone MLPs by 15.54\% on average and outperforms the state-of-the-art GNNs on six datasets. Regarding inference speed, GSDN infers 75X-89X faster than existing GNNs and 16X-25X faster than other inference acceleration methods.

本文研究了用于无监督场景的图形神经网络（GNN）的节点表示。具体地，我们推导了理论分析，并在不适当定义的监督信号时，在不同的图形数据集中提供关于GNN的非稳定性能的实证演示。 GNN的性能取决于节点特征平滑度和图形结构的局部性。为了平滑通过图形拓扑和节点功能测量的节点接近度的差异，我们提出了帆 - 一个小说\下划线{s} elf- \下划线{a} u段图对比度\下划线{i} ve \ nignline {l}收入框架，使用两个互补的自蒸馏正则化模块，\ emph {Ie}，内部和图间知识蒸馏。我们展示了帆在各种图形应用中的竞争性能。即使使用单个GNN层，Sail也在各种基准数据集中持续竞争或更好的性能，与最先进的基线相比。

众所周知，图形神经网络（GNN）的成功高度依赖于丰富的人类通知数据，这在实践中努力获得，并且并非总是可用的。当只有少数标记的节点可用时，如何开发高效的GNN仍在研究。尽管已证明自我训练对于半监督学习具有强大的功能，但其在图形结构数据上的应用可能会失败，因为（1）不利用较大的接收场来捕获远程节点相互作用，这加剧了传播功能的难度 - 标记节点到未标记节点的标签模式； （2）有限的标记数据使得在不同节点类别中学习良好的分离决策边界而不明确捕获基本的语义结构，这是一项挑战。为了解决捕获信息丰富的结构和语义知识的挑战，我们提出了一个新的图数据增强框架，AGST（增强图自训练），该框架由两个新的（即结构和语义）增强模块构建。 GST骨干。在这项工作中，我们研究了这个新颖的框架是否可以学习具有极有限标记节点的有效图预测模型。在有限标记节点数据的不同情况下，我们对半监督节点分类进行全面评估。实验结果证明了新的数据增强框架对节点分类的独特贡献，几乎没有标记的数据。

知识蒸馏最近成为一种流行的技术，以改善卷积神经网络的模型泛化能力。然而，它对图形神经网络的影响小于令人满意的，因为图形拓扑和节点属性可能以动态方式改变，并且在这种情况下，静态教师模型引导学生培训不足。在本文中，我们通过在在线蒸馏时期同时培训一组图形神经网络来解决这一挑战，其中组知识发挥作用作为动态虚拟教师，并且有效地捕获了图形神经网络的结构变化。为了提高蒸馏性能，在学生之间转移两种知识，以增强彼此：在图形拓扑和节点属性中反映信息的本地知识，以及反映课程预测的全局知识。随着香草知识蒸馏等，在利用有效的对抗性循环学习框架，将全球知识与KL分歧转移。广泛的实验验证了我们提出的在线对抗蒸馏方法的有效性。

图形神经网络已成为从图形结构数据学习的不可缺少的工具之一，并且它们的实用性已在各种各样的任务中显示。近年来，建筑设计的巨大改进，导致各种预测任务的性能更好。通常，这些神经架构在同一层中使用可知的权重矩阵组合节点特征聚合和特征转换。这使得分析从各种跳过的节点特征和神经网络层的富有效力来挑战。由于不同的图形数据集显示在特征和类标签分布中的不同级别和异常级别，因此必须了解哪些特征对于没有任何先前信息的预测任务是重要的。在这项工作中，我们将节点特征聚合步骤和深度与图形神经网络分离，并经验分析了不同的聚合特征在预测性能中发挥作用。我们表明，并非通过聚合步骤生成的所有功能都很有用，并且通常使用这些较少的信息特征可能对GNN模型的性能有害。通过我们的实验，我们表明学习这些功能的某些子集可能会导致各种数据集的性能更好。我们建议使用Softmax作为常规器，并从不同跳距的邻居聚合的功能的“软选择器”;和L2 - GNN层的标准化。结合这些技术，我们呈现了一个简单浅的模型，特征选择图神经网络（FSGNN），并经验展示所提出的模型比九个基准数据集中的最先进的GNN模型实现了可比或甚至更高的准确性节点分类任务，具有显着的改进，可达51.1％。

We investigate the representation power of graph neural networks in the semisupervised node classification task under heterophily or low homophily, i.e., in networks where connected nodes may have different class labels and dissimilar features. Many popular GNNs fail to generalize to this setting, and are even outperformed by models that ignore the graph structure (e.g., multilayer perceptrons). Motivated by this limitation, we identify a set of key designs-ego-and neighbor-embedding separation, higher-order neighborhoods, and combination of intermediate representations-that boost learning from the graph structure under heterophily. We combine them into a graph neural network, H 2 GCN, which we use as the base method to empirically evaluate the effectiveness of the identified designs. Going beyond the traditional benchmarks with strong homophily, our empirical analysis shows that the identified designs increase the accuracy of GNNs by up to 40% and 27% over models without them on synthetic and real networks with heterophily, respectively, and yield competitive performance under homophily.

鉴于在现实世界应用中大规模图的流行率，训练神经模型的存储和时间引起了人们的关注。为了减轻关注点，我们提出和研究图形神经网络（GNNS）的图形凝结问题。具体而言，我们旨在将大型原始图凝结成一个小的，合成的和高度信息的图，以便在小图和大图上训练的GNN具有可比性的性能。我们通过优化梯度匹配损失并设计一种凝结节点期货和结构信息的策略来模仿原始图上的GNN训练轨迹，以解决凝结问题。广泛的实验证明了所提出的框架在将不同的图形数据集凝结成信息较小的较小图中的有效性。特别是，我们能够在REDDIT上近似于95.3％的原始测试准确性，Flickr的99.8％和CiteSeer的99.0％，同时将其图形尺寸降低了99.9％以上，并且可以使用冷凝图来训练各种GNN架构Code在https://github.com/chandlerbang/gcond上发布。

图表学习目的旨在将节点内容与图形结构集成以学习节点/图表示。然而，发现许多现有的图形学习方法在具有高异性级别的数据上不能很好地工作，这是不同类标签之间很大比例的边缘。解决这个问题的最新努力集中在改善消息传递机制上。但是，尚不清楚异质性是否确实会损害图神经网络（GNNS）的性能。关键是要展现一个节点与其直接邻居之间的关系，例如它们是异性还是同质性？从这个角度来看，我们在这里研究了杂质表示在披露连接节点之间的关系之前/之后的杂音表示的作用。特别是，我们提出了一个端到端框架，该框架既学习边缘的类型（即异性/同质性），并利用边缘类型的信息来提高图形神经网络的表现力。我们以两种不同的方式实施此框架。具体而言，为了避免通过异质边缘传递的消息，我们可以通过删除边缘分类器鉴定的异性边缘来优化图形结构。另外，可以利用有关异性邻居的存在的信息进行特征学习，因此，设计了一种混合消息传递方法来汇总同质性邻居，并根据边缘分类使异性邻居多样化。广泛的实验表明，在整个同质级别的多个数据集上，通过在多个数据集上提出的框架对GNN的绩效提高了显着提高。

图表可以模拟实体之间的复杂交互，它在许多重要的应用程序中自然出现。这些应用程序通常可以投入到标准图形学习任务中，其中关键步骤是学习低维图表示。图形神经网络（GNN）目前是嵌入方法中最受欢迎的模型。然而，邻域聚合范例中的标准GNN患有区分\ EMPH {高阶}图形结构的有限辨别力，而不是\ EMPH {低位}结构。为了捕获高阶结构，研究人员求助于主题和开发的基于主题的GNN。然而，现有的基于主基的GNN仍然仍然遭受较少的辨别力的高阶结构。为了克服上述局限性，我们提出了一个新颖的框架，以更好地捕获高阶结构的新框架，铰接于我们所提出的主题冗余最小化操作员和注射主题组合的新颖框架。首先，MGNN生成一组节点表示W.R.T.每个主题。下一阶段是我们在图案中提出的冗余最小化，该主题在彼此相互比较并蒸馏出每个主题的特征。最后，MGNN通过组合来自不同图案的多个表示来执行节点表示的更新。特别地，为了增强鉴别的功率，MGNN利用重新注射功能来组合表示的函数w.r.t.不同的主题。我们进一步表明，我们的拟议体系结构增加了GNN的表现力，具有理论分析。我们展示了MGNN在节点分类和图形分类任务上的七个公共基准上表现出最先进的方法。

The core operation of current Graph Neural Networks (GNNs) is the aggregation enabled by the graph Laplacian or message passing, which filters the neighborhood information of nodes. Though effective for various tasks, in this paper, we show that they are potentially a problematic factor underlying all GNN models for learning on certain datasets, as they force the node representations similar, making the nodes gradually lose their identity and become indistinguishable. Hence, we augment the aggregation operations with their dual, i.e. diversification operators that make the node more distinct and preserve the identity. Such augmentation replaces the aggregation with a two-channel filtering process that, in theory, is beneficial for enriching the node representations. In practice, the proposed two-channel filters can be easily patched on existing GNN methods with diverse training strategies, including spectral and spatial (message passing) methods. In the experiments, we observe desired characteristics of the models and significant performance boost upon the baselines on 9 node classification tasks.

图形神经网络（GNN）已被广泛应用于各种领域，以通过图形结构数据学习。在各种任务（例如节点分类和图形分类）中，他们对传统启发式方法显示了显着改进。但是，由于GNN严重依赖于平滑的节点特征而不是图形结构，因此在链接预测中，它们通常比简单的启发式方法表现出差的性能，例如，结构信息（例如，重叠的社区，学位和最短路径）至关重要。为了解决这一限制，我们建议邻里重叠感知的图形神经网络（NEO-GNNS），这些神经网络（NEO-GNNS）从邻接矩阵中学习有用的结构特征，并估算了重叠的邻域以进行链接预测。我们的Neo-Gnns概括了基于社区重叠的启发式方法，并处理重叠的多跳社区。我们在开放图基准数据集（OGB）上进行的广泛实验表明，NEO-GNNS始终在链接预测中实现最新性能。我们的代码可在https://github.com/seongjunyun/neo_gnns上公开获取。

图形神经网络（GNNS）在提供图形结构时良好工作。但是，这种结构可能并不总是在现实世界应用中可用。该问题的一个解决方案是推断任务特定的潜在结构，然后将GNN应用于推断的图形。不幸的是，可能的图形结构的空间与节点的数量超级呈指数，因此任务特定的监督可能不足以学习结构和GNN参数。在这项工作中，我们提出了具有自我监督或拍打的邻接和GNN参数的同时学习，这是通过自我监督来推断图形结构的更多监督的方法。一个综合实验研究表明，缩小到具有数十万个节点的大图和胜过了几种模型，以便在已建立的基准上学习特定于任务的图形结构。

在本文中，我们研究了具有差异隐私（DP）的学习图神经网络（GNN）的问题。我们提出了一种基于聚合扰动（GAP）的新型差异私有GNN，该GNN为GNN的聚合函数添加了随机噪声，以使单个边缘（边缘级隐私）或单个节点的存在统计上的存在及其所有邻接边缘（ - 级别的隐私）。 GAP的新体系结构是根据私人学习的细节量身定制的，由三个单独的模块组成：（i）编码器模块，我们在不依赖边缘信息的情况下学习私人节点嵌入； （ii）聚合模块，其中我们根据图结构计算嘈杂的聚合节点嵌入； （iii）分类模块，我们在私有聚合上训练神经网络进行节点分类，而无需进一步查询图表。 GAP比以前的方法的主要优势在于，它可以从多跳社区的聚合中受益，并保证边缘级别和节点级别的DP不仅用于培训，而且可以推断出培训的隐私预算以外的额外费用。我们使用R \'Enyi DP来分析GAP的正式隐私保证，并在三个真实世界图数据集上进行经验实验。我们证明，与最先进的DP-GNN方法和天真的MLP基线相比，GAP提供了明显更好的准确性私人权衡权衡。

图形神经网络（GNN）已被广泛用于建模图形结构化数据，这是由于其在广泛的实用应用中令人印象深刻的性能。最近，GNNS的知识蒸馏（KD）在图形模型压缩和知识转移方面取得了显着进步。但是，大多数现有的KD方法都需要大量的真实数据，这些数据在实践中不容易获得，并且可能排除其在教师模型对稀有或难以获取数据集培训的情况下的适用性。为了解决这个问题，我们提出了第一个用于图形结构化数据（DFAD-GNN）的无数据对抗知识蒸馏的端到端框架。具体而言，我们的DFAD-GNN采用生成性对抗网络，主要由三个组成部分组成：预先训练的教师模型和学生模型被视为两个歧视者，并利用生成器来衍生训练图来从教师模型进入学生模型。在各种基准模型和六个代表性数据集上进行的广泛实验表明，我们的DFAD-GNN在图形分类任务中显着超过了最新的无数据基线。

图形神经网络是一种强大的深度学习工具，用于建模图形结构化数据，在众多图形学习任务上表现出了出色的性能。为了解决深图学习中的数据噪声和数据稀缺性问题，最近有关图形数据的研究已加剧。但是，常规数据增强方法几乎无法处理具有多模式性的非欧几里得空间中定义的图形结构化数据。在这项调查中，我们正式提出了图数据扩展的问题，并进一步审查了代表性技术及其在不同深度学习问题中的应用。具体而言，我们首先提出了图形数据扩展技术的分类法，然后通过根据增强信息方式对相关工作进行分类，从而提供结构化的审查。此外，我们总结了以数据为中心的深图学习中两个代表性问题中图数据扩展的应用：（1）可靠的图形学习，重点是增强输入图的实用性以及通过图数据增强的模型容量； （2）低资源图学习，其针对通过图数据扩大标记的训练数据量表的目标。对于每个问题，我们还提供层次结构问题分类法，并审查与图数据增强相关的现有文献。最后，我们指出了有希望的研究方向和未来研究的挑战。