Effective data imputation demands rich latent ``structure" discovery capabilities from ``plain" tabular data. Recent advances in graph neural networks-based data imputation solutions show their strong structure learning potential by directly translating tabular data as bipartite graphs. However, due to a lack of relations between samples, those solutions treat all samples equally which is against one important observation: ``similar sample should give more information about missing values." This paper presents a novel Iterative graph Generation and Reconstruction framework for Missing data imputation(IGRM). Instead of treating all samples equally, we introduce the concept: ``friend networks" to represent different relations among samples. To generate an accurate friend network with missing data, an end-to-end friend network reconstruction solution is designed to allow for continuous friend network optimization during imputation learning. The representation of the optimized friend network, in turn, is used to further optimize the data imputation process with differentiated message passing. Experiment results on eight benchmark datasets show that IGRM yields 39.13% lower mean absolute error compared with nine baselines and 9.04% lower than the second-best.

数据插补是处理缺失数据的有效方法，这在实际应用中很常见。在这项研究中，我们提出并测试一个实现两个重要目标的新型数据归合过程：（1）保留观测值之间的行相似性和功能矩阵中特征之间的列背景关系，以及（2）量身定制插补。处理特定下游标签预测任务。所提出的插补过程使用变压器网络和图形结构学习来迭代地完善观察值之间特征和相似性之间的上下文关系。此外，它使用一个元学习框架来选择对下游预测任务影响的功能。我们对现实世界中的大数据集进行实验，并表明所提出的插补过程始终在各种基准方法上改善插补和标签预测性能。

图形表示学习（GRL）属性缺失的图表，这是一个常见的难以具有挑战性的问题，最近引起了相当大的关注。我们观察到现有文献：1）隔离属性和结构嵌入的学习因此未能采取两种类型的信息的充分优势; 2）对潜伏空间变量的分布假设施加过于严格的分布假设，从而导致差异较少的特征表示。在本文中，基于在两个信息源之间引入亲密信息交互的想法，我们提出了我们的暹罗属性丢失的图形自动编码器（SAGA）。具体而言，已经进行了三种策略。首先，我们通过引入暹罗网络结构来共享两个进程学习的参数来纠缠嵌入属性嵌入和结构嵌入，这允许网络培训从更丰富和不同的信息中受益。其次，我们介绍了一个K到最近的邻居（knn）和结构约束，增强了学习机制，通过过滤不可靠的连接来提高缺失属性的潜在特征的质量。第三，我们手动掩盖多个相邻矩阵上的连接，并强力嵌入子网恢复真正的相邻矩阵，从而强制实现所得到的网络能够选择性地利用更高级别的判别特征来进行数据完成。六个基准数据集上的广泛实验表明了我们传奇的优越性，反对最先进的方法。

Graph neural networks (GNNs) are popular weapons for modeling relational data. Existing GNNs are not specified for attribute-incomplete graphs, making missing attribute imputation a burning issue. Until recently, many works notice that GNNs are coupled with spectral concentration, which means the spectrum obtained by GNNs concentrates on a local part in spectral domain, e.g., low-frequency due to oversmoothing issue. As a consequence, GNNs may be seriously flawed for reconstructing graph attributes as graph spectral concentration tends to cause a low imputation precision. In this work, we present a regularized graph autoencoder for graph attribute imputation, named MEGAE, which aims at mitigating spectral concentration problem by maximizing the graph spectral entropy. Notably, we first present the method for estimating graph spectral entropy without the eigen-decomposition of Laplacian matrix and provide the theoretical upper error bound. A maximum entropy regularization then acts in the latent space, which directly increases the graph spectral entropy. Extensive experiments show that MEGAE outperforms all the other state-of-the-art imputation methods on a variety of benchmark datasets.

缺少数据是机器学习实践中的一个重要问题。从估算方法应保留数据的因果结构的前提下，我们开发了一个正则化方案，鼓励任何基线估算方法与底层数据产生机制发生因果关系。我们的提议是一个因果感知估算算法（奇迹）。奇迹通过同时建模缺失产生机制，令人振奋的归咎与数据的因果结构一致，迭代地改进基线的归纳。我们对综合和各种公开可用数据集进行了广泛的实验，以表明奇迹能够在所有三个缺失场景中始终如一地改善对各种基准方法的归力：随机，完全随意，而不是随机。

近年来，多视图学习迅速发展。尽管许多先前的研究都认为每个实例都出现在所有视图中，但在现实世界应用程序中很常见，从某些视图中丢失实例，从而导致多视图数据不完整。为了解决这个问题，我们提出了一个新型潜在的异质图网络（LHGN），以实现不完整的多视图学习，该学习旨在以灵活的方式尽可能充分地使用多个不完整的视图。通过学习统一的潜在代表，隐含地实现了不同观点之间一致性和互补性之间的权衡。为了探索样本与潜在表示之间的复杂关系，首次提出了邻域约束和视图约束，以构建异质图。最后，为了避免训练和测试阶段之间的任何不一致之处，基于图形学习的分类任务应用了转导学习技术。对现实世界数据集的广泛实验结果证明了我们模型对现有最新方法的有效性。

链接预测是一项重要的任务，在各个域中具有广泛的应用程序。但是，大多数现有的链接预测方法都假定给定的图遵循同质的假设，并设计基于相似性的启发式方法或表示学习方法来预测链接。但是，许多现实世界图是异性图，同义假设不存在，这挑战了现有的链接预测方法。通常，在异性图中，有许多引起链接形成的潜在因素，并且两个链接的节点在一个或两个因素中往往相似，但在其他因素中可能是不同的，导致总体相似性较低。因此，一种方法是学习每个节点的分离表示形式，每个矢量捕获一个因子上的节点的潜在表示，这铺平了一种方法来模拟异性图中的链接形成，从而导致更好的节点表示学习和链接预测性能。但是，对此的工作非常有限。因此，在本文中，我们研究了一个新的问题，该问题是在异性图上进行链接预测的分离表示学习。我们提出了一种新颖的框架分解，可以通过建模链接形成并执行感知因素的消息来学习以促进链接预测来学习解开的表示形式。在13个现实世界数据集上进行的广泛实验证明了Disenlink对异性恋和血友病图的链接预测的有效性。我们的代码可从https://github.com/sjz5202/disenlink获得

网络完成是一个比链接预测更难的问题，因为它不仅尝试推断丢失的链接，还要推断节点。已经提出了不同的方法来解决此问题，但是很少有人使用结构信息 - 局部连接模式的相似性。在本文中，我们提出了一个名为C-GIN的模型，以根据图形自动编码器框架从网络的观察到的部分捕获局部结构模式，该框架配备了图形同构网络模型，并将这些模式推广到完成整个图形。对来自不同领域的合成和现实世界网络的实验和分析表明，C-Gin可以实现竞争性能，而所需的信息较少，并且在大多数情况下，与基线预测模型相比，可以获得更高的准确性。我们进一步提出了一个基于网络结构的“可达聚类系数（CC）”。实验表明，我们的模型在具有较高可及的CC的网络上表现更好。

从消息传递机制中受益，图形神经网络（GNN）在图形数据上的繁荣任务上已经成功。但是，最近的研究表明，攻击者可以通过恶意修改图形结构来灾难性地降低GNN的性能。解决此问题的直接解决方案是通过在两个末端节点的成对表示之间学习度量函数来建模边缘权重，该指标函数试图将低权重分配给对抗边缘。现有方法使用监督GNN学到的原始功能或表示形式来对边缘重量进行建模。但是，两种策略都面临着一些直接问题：原始特征不能代表节点的各种特性（例如结构信息），而受监督的GNN学到的表示可能会遭受分类器在中毒图上的差异性能。我们需要携带特征信息和尽可能糊状的结构信息并且对结构扰动不敏感的表示形式。为此，我们提出了一条名为stable的无监督管道，以优化图形结构。最后，我们将精心设计的图输入到下游分类器中。对于这一部分，我们设计了一个高级GCN，可显着增强香草GCN的鲁棒性，而不会增加时间复杂性。在四个现实世界图基准上进行的广泛实验表明，稳定的表现优于最先进的方法，并成功防御各种攻击。

多模式单细胞技术的最新进展已使从同一细胞中的多个OMICS数据同时采集，从而更深入地了解细胞状态和动力学。但是，从多模式数据，模拟模式之间的关系并更重要的是，将大量的单模式数据集纳入下游分析是一项挑战。为了应对这些挑战并相应地促进了多模式的单细胞数据分析，已经引入了三个关键任务：$ \ textit {模式预测} $，$ \ textit {modital {modital {modational conterative} $和$ \ textit {intimit {interion {intim interding} $。在这项工作中，我们提出了一个通用图形神经网络框架$ \ textit {scmognn} $来解决这三个任务，并表明$ \ textit {scmognn} $与最新的任务相比，在所有三个任务中都表现出了卓越的结果。艺术和传统方法。我们的方法是\ textit {模式预测}的整体排名的官方获奖者，来自神经2021竞赛\ footNote {\ url {https://openproblems.bio/neurips_2021/}}，我们的所有方法都已整合到我们的所有实现中舞蹈软件包\ footNote {\ url {https://github.com/omicsml/dance}}}。

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.

图形相似性学习是指计算两个图之间的相似性得分，这在许多现实的应用程序（例如视觉跟踪，图形分类和协作过滤）中需要。由于大多数现有的图形神经网络产生了单个图的有效图表，因此几乎没有努力共同学习两个图表并计算其相似性得分。此外，现有的无监督图相似性学习方法主要基于聚类，它忽略了图对中体现的有价值的信息。为此，我们提出了一个对比度图匹配网络（CGMN），以进行自我监督的图形相似性学习，以计算任何两个输入图对象之间的相似性。具体而言，我们分别在一对中为每个图生成两个增强视图。然后，我们采用两种策略，即跨视图相互作用和跨刻画相互作用，以实现有效的节点表示学习。前者求助于两种观点中节点表示的一致性。后者用于识别不同图之间的节点差异。最后，我们通过汇总操作进行图形相似性计算将节点表示形式转换为图形表示。我们已经在八个现实世界数据集上评估了CGMN，实验结果表明，所提出的新方法优于图形相似性学习下游任务的最新方法。

时间图代表实体之间的动态关系，并发生在许多现实生活中的应用中，例如社交网络，电子商务，通信，道路网络，生物系统等。他们需要根据其生成建模和表示学习的研究超出与静态图有关的研究。在这项调查中，我们全面回顾了近期针对处理时间图提出的神经时间依赖图表的学习和生成建模方法。最后，我们确定了现有方法的弱点，并讨论了我们最近发表的论文提格的研究建议[24]。

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。

数据估算已被广泛探索以解决缺失的数据问题。显着增加的不完整数据量使得归纳模型在许多现实生活中的计算上不可行。在本文中，我们提出了一个名为SCI的有效可扩展的估算系统，以显着加速在大规模不完整数据的准确性保证下进行可分解的生成对抗性归档模型的培训。 SCI包括两个模块，可差异的拒绝建模（DIM）和样本量估计（SSE）。 Dim利用新的遮蔽沉降角分歧功能，使任意生成的逆势归零模型可微分，而对于这种可分辨动的载体模型，SSE可以估计适当的样本大小，以确保用户指定的最终模型的借调准确性。在几个现实生活中的大规模数据集上进行了广泛的实验证明，我们的提出系统可以通过7.1倍加速生成的对抗性模型培训。使用大约7.6％的样本，SCIS在计算时间较短的情况下，使用最先进的估算方法产生竞争精度。

Clustering is a fundamental problem in network analysis that finds closely connected groups of nodes and separates them from other nodes in the graph, while link prediction is to predict whether two nodes in a network are likely to have a link. The definition of both naturally determines that clustering must play a positive role in obtaining accurate link prediction tasks. Yet researchers have long ignored or used inappropriate ways to undermine this positive relationship. In this article, We construct a simple but efficient clustering-driven link prediction framework(ClusterLP), with the goal of directly exploiting the cluster structures to obtain connections between nodes as accurately as possible in both undirected graphs and directed graphs. Specifically, we propose that it is easier to establish links between nodes with similar representation vectors and cluster tendencies in undirected graphs, while nodes in a directed graphs can more easily point to nodes similar to their representation vectors and have greater influence in their own cluster. We customized the implementation of ClusterLP for undirected and directed graphs, respectively, and the experimental results using multiple real-world networks on the link prediction task showed that our models is highly competitive with existing baseline models. The code implementation of ClusterLP and baselines we use are available at https://github.com/ZINUX1998/ClusterLP.

由于在建模相互依存系统中，由于其高效用，多层图已经在许多领域获得了大量的研究。然而，多层图的聚类，其旨在将图形节点划分为类别或社区，仍处于新生阶段。现有方法通常限于利用MultiView属性或多个网络，并忽略更复杂和更丰富的网络框架。为此，我们向多层图形聚类提出了一种名为Multidayer agal对比聚类网络（MGCCN）的多层图形聚类的通用和有效的AutoEncoder框架。 MGCCN由三个模块组成：（1）应用机制以更好地捕获节点与邻居之间的相关性以获得更好的节点嵌入。 （2）更好地探索不同网络中的一致信息，引入了对比融合策略。 （3）MGCCN采用自我监督的组件，可迭代地增强节点嵌入和聚类。对不同类型的真实图数据数据的广泛实验表明我们所提出的方法优于最先进的技术。

时间序列数据在现实世界应用中无处不在。但是，最常见的问题之一是，时间序列数据可能会通过数据收集过程的固有性质丢失值。因此，必须从多元（相关）时间序列数据中推出缺失值，这对于改善预测性能的同时做出准确的数据驱动决策至关重要。插补的常规工作简单地删除缺失值或基于平均/零填充它们。尽管基于深层神经网络的最新作品显示出了显着的结果，但它们仍然有一个限制来捕获多元时间序列的复杂生成过程。在本文中，我们提出了一种用于多变量时间序列数据的新型插补方法，称为sting（使用GAN基于自我注意的时间序列插补网络）。我们利用生成的对抗网络和双向复发性神经网络来学习时间序列的潜在表示。此外，我们引入了一种新型的注意机制，以捕获整个序列的加权相关性，并避免无关序列带来的潜在偏见。三个现实世界数据集的实验结果表明，刺痛在插补精度以及具有估算值的下游任务方面优于现有的最新方法。

Missing data are ubiquitous in real world applications and, if not adequately handled, may lead to the loss of information and biased findings in downstream analysis. Particularly, high-dimensional incomplete data with a moderate sample size, such as analysis of multi-omics data, present daunting challenges. Imputation is arguably the most popular method for handling missing data, though existing imputation methods have a number of limitations. Single imputation methods such as matrix completion methods do not adequately account for imputation uncertainty and hence would yield improper statistical inference. In contrast, multiple imputation (MI) methods allow for proper inference but existing methods do not perform well in high-dimensional settings. Our work aims to address these significant methodological gaps, leveraging recent advances in neural network Gaussian process (NNGP) from a Bayesian viewpoint. We propose two NNGP-based MI methods, namely MI-NNGP, that can apply multiple imputations for missing values from a joint (posterior predictive) distribution. The MI-NNGP methods are shown to significantly outperform existing state-of-the-art methods on synthetic and real datasets, in terms of imputation error, statistical inference, robustness to missing rates, and computation costs, under three missing data mechanisms, MCAR, MAR, and MNAR.

基于图的异常检测已被广泛用于检测现实世界应用中的恶意活动。迄今为止，现有的解决此问题的尝试集中在二进制分类制度中的结构特征工程或学习上。在这项工作中，我们建议利用图形对比编码，并提出监督的GCCAD模型，以将异常节点与正常节点的距离与全球环境（例如所有节点的平均值）相比。为了使用稀缺标签处理场景，我们通过设计用于生成合成节点标签的图形损坏策略，进一步使GCCAD成为一个自制的框架。为了实现对比目标，我们设计了一个图形神经网络编码器，该编码器可以在消息传递过程中推断并进一步删除可疑链接，并了解输入图的全局上下文。我们在四个公共数据集上进行了广泛的实验，表明1）GCCAD显着且始终如一地超过各种高级基线，2）其自我监督版本没有微调可以通过其完全监督的版本来实现可比性的性能。