尽管图表表现学习有重大进展，但很少关注更实用的持续学习场景，其中新类节点（例如，引文网络中的新研究领域或共同购买网络中的新型产品）及其相关的节点及其相关的边缘持续出现，导致以前的类别造成灾难性的遗忘。现有方法忽略丰富的拓扑信息或牺牲稳定性的可塑性。为此，我们呈现分层原型网络（HPN），其以原型的形式提取不同级别的抽象知识，以表示连续扩展的图形。具体地，我们首先利用一组原子特征提取器（AUE）来编码元素属性信息和目标节点的拓扑结构。接下来，我们开发HPN以自适应地选择相关的余处，并表示具有三个级别的原型的每个节点。以这种方式，每当给出新的节点类别时，只有每个级别的相关的原件和原型都将被激活和精制，而另一些级别仍然不间断以保持对现有节点的性能。从理论上讲，我们首先表明HPN的内存消耗无论遇到多少任务如何。然后，我们证明在温和的约束下，学习新任务不会改变与先前数据匹配的原型，从而消除了遗忘问题。通过五个数据集的实验支持理论结果，表明HPN不仅优于最先进的基线技术，而且还消耗了相对较少的内存。

Graph learning is a popular approach for performing machine learning on graph-structured data. It has revolutionized the machine learning ability to model graph data to address downstream tasks. Its application is wide due to the availability of graph data ranging from all types of networks to information systems. Most graph learning methods assume that the graph is static and its complete structure is known during training. This limits their applicability since they cannot be applied to problems where the underlying graph grows over time and/or new tasks emerge incrementally. Such applications require a lifelong learning approach that can learn the graph continuously and accommodate new information whilst retaining previously learned knowledge. Lifelong learning methods that enable continuous learning in regular domains like images and text cannot be directly applied to continuously evolving graph data, due to its irregular structure. As a result, graph lifelong learning is gaining attention from the research community. This survey paper provides a comprehensive overview of recent advancements in graph lifelong learning, including the categorization of existing methods, and the discussions of potential applications and open research problems.

逐步学习新课程的能力对于所有现实世界的人工智能系统至关重要。像社交媒体，推荐系统，电子商务平台等的大部分高冲击应用都可以由图形模型表示。在本文中，我们调查了挑战但实际问题，图表几次拍摄的类增量（图形FCL）问题，其中图形模型是任务，以对新遇到的类和以前学习的类进行分类。为此目的，我们通过从基类循环地采样任务来提出图形伪增量学习范例，以便为我们的模型产生任意数量的培训集，以练习增量学习技能。此外，我们设计了一种基于分层的图形元学习框架，Hag-Meta。我们介绍了一个任务敏感的常规程序，从任务级关注和节点类原型计算，以缓解到新颖或基本类上的过度拟合。为了采用拓扑知识，我们添加了一个节点级注意模块来调整原型表示。我们的模型不仅达到了旧知识整合的更大稳定性，而且还可以获得对具有非常有限的数据样本的新知识的有利适应性。在三个现实世界数据集上进行广泛的实验，包括亚马逊服装，Reddit和DBLP，表明我们的框架与基线和其他相关最先进的方法相比，展示了显着的优势。

图神经网络（GNN）已成为与图形和类似拓扑数据结构有关的无数任务的骨干。尽管已经在与节点和图形分类/回归任务有关的域中建立了许多作品，但它们主要处理单个任务。在图形上的持续学习在很大程度上没有探索，现有的图形持续学习方法仅限于任务的学习方案。本文提出了一个持续学习策略，该策略结合了基于架构和基于内存的方法。结构学习策略是由强化学习驱动的，在该学习中，对控制器网络进行了这种方式，以确定观察到新任务时从基本网络中添加/修剪的最佳节点，从而确保足够的网络能力。参数学习策略的基础是黑暗体验重播方法的概念，以应对灾难性的遗忘问题。我们的方法在任务收入学习和课堂学习设置中都通过几个图的连续学习基准问题进行了数值验证。与最近发表的作品相比，我们的方法在这两种设置中都表明了性能的提高。可以在\ url {https://github.com/codexhammer/gcl}上找到实现代码。

Continual Learning (CL) is a field dedicated to devise algorithms able to achieve lifelong learning. Overcoming the knowledge disruption of previously acquired concepts, a drawback affecting deep learning models and that goes by the name of catastrophic forgetting, is a hard challenge. Currently, deep learning methods can attain impressive results when the data modeled does not undergo a considerable distributional shift in subsequent learning sessions, but whenever we expose such systems to this incremental setting, performance drop very quickly. Overcoming this limitation is fundamental as it would allow us to build truly intelligent systems showing stability and plasticity. Secondly, it would allow us to overcome the onerous limitation of retraining these architectures from scratch with the new updated data. In this thesis, we tackle the problem from multiple directions. In a first study, we show that in rehearsal-based techniques (systems that use memory buffer), the quantity of data stored in the rehearsal buffer is a more important factor over the quality of the data. Secondly, we propose one of the early works of incremental learning on ViTs architectures, comparing functional, weight and attention regularization approaches and propose effective novel a novel asymmetric loss. At the end we conclude with a study on pretraining and how it affects the performance in Continual Learning, raising some questions about the effective progression of the field. We then conclude with some future directions and closing remarks.

Artificial neural networks thrive in solving the classification problem for a particular rigid task, acquiring knowledge through generalized learning behaviour from a distinct training phase. The resulting network resembles a static entity of knowledge, with endeavours to extend this knowledge without targeting the original task resulting in a catastrophic forgetting. Continual learning shifts this paradigm towards networks that can continually accumulate knowledge over different tasks without the need to retrain from scratch. We focus on task incremental classification, where tasks arrive sequentially and are delineated by clear boundaries. Our main contributions concern (1) a taxonomy and extensive overview of the state-of-the-art; (2) a novel framework to continually determine the stability-plasticity trade-off of the continual learner; (3) a comprehensive experimental comparison of 11 state-of-the-art continual learning methods and 4 baselines. We empirically scrutinize method strengths and weaknesses on three benchmarks, considering Tiny Imagenet and large-scale unbalanced iNaturalist and a sequence of recognition datasets. We study the influence of model capacity, weight decay and dropout regularization, and the order in which the tasks are presented, and qualitatively compare methods in terms of required memory, computation time and storage.

图形神经网络（GNNS）是许多图形结构任务的强大模型。现有模型通常假设在培训期间可以使用图形的完整结构。然而，在实践中，图形结构数据通常以流式方式形成，使得通常需要学习图形。在本文中，我们的目标是通过将图形问题转换为常规学习问题来桥接GNN到终身学习，因此GNN可以继承为卷积神经网络（CNNS）开发的终身学习技术。为此，我们提出了一种基于特征互相关的新图形拓扑，即特征图。它将功能作为新节点并将节点转换为独立图形。这成功将节点分类的原始问题转换为图形分类，其中增加的节点变成了独立的训练样本。在实验中，我们通过连续学习一系列经典图形数据集来展示特征图网络（FGN）的效率和有效性。我们还表明，FGN在两种应用中实现了卓越的性能，即终身的人类行动识别，具有可穿戴设备和功能匹配。据我们所知，FGN是第一个通过新颖的图形拓扑桥接图表学习终身学习的工作。源代码可用于\ url {https:/github.com/wang-chen/lgl}。

节点分类在各种图形挖掘任务中至关重要。在实践中，实际图通常遵循长尾分布，其中大量类仅由有限的标记节点组成。尽管图神经网络（GNN）在节点分类方面取得了显着改善，但在这种情况下，它们的性能大大降低。主要原因可以归因于由于元任务中不同节点/类分布引起的任务差异（即节点级别和类级别的方差）引起的任务差异，因此元素训练和元检验之间存在巨大的概括差距。因此，为了有效地减轻任务差异的影响，我们在少数弹出的学习设置下提出了一个任务自适应的节点分类框架。具体而言，我们首先在具有丰富标记节点的类中积累了元知识。然后，我们通过提出的任务自适应模块将这些知识转移到具有有限标记的节点的类别中。特别是，为了适应元任务之间的不同节点/类分布，我们建议三个基本模块以执行\ emph {node-level}，\ emph {class-level}和\ emph {task-emph {task-level}适应元任务分别。这样，我们的框架可以对不同的元任务进行适应，从而提高元测试任务上的模型概括性能。在四个普遍的节点分类数据集上进行了广泛的实验，证明了我们的框架优于最先进的基线。我们的代码可在https://github.com/songw-sw/tent上提供。

Graph classification is an important area in both modern research and industry. Multiple applications, especially in chemistry and novel drug discovery, encourage rapid development of machine learning models in this area. To keep up with the pace of new research, proper experimental design, fair evaluation, and independent benchmarks are essential. Design of strong baselines is an indispensable element of such works. In this thesis, we explore multiple approaches to graph classification. We focus on Graph Neural Networks (GNNs), which emerged as a de facto standard deep learning technique for graph representation learning. Classical approaches, such as graph descriptors and molecular fingerprints, are also addressed. We design fair evaluation experimental protocol and choose proper datasets collection. This allows us to perform numerous experiments and rigorously analyze modern approaches. We arrive to many conclusions, which shed new light on performance and quality of novel algorithms. We investigate application of Jumping Knowledge GNN architecture to graph classification, which proves to be an efficient tool for improving base graph neural network architectures. Multiple improvements to baseline models are also proposed and experimentally verified, which constitutes an important contribution to the field of fair model comparison.

持续学习旨在快速，不断地从一系列任务中学习当前的任务。与其他类型的方法相比，基于经验重播的方法表现出了极大的优势来克服灾难性的遗忘。该方法的一个常见局限性是上一个任务和当前任务之间的数据不平衡，这将进一步加剧遗忘。此外，如何在这种情况下有效解决稳定性困境也是一个紧迫的问题。在本文中，我们通过提出一个通过多尺度知识蒸馏和数据扩展（MMKDDA）提出一个名为Meta学习更新的新框架来克服这些挑战。具体而言，我们应用多尺度知识蒸馏来掌握不同特征级别的远程和短期空间关系的演变，以减轻数据不平衡问题。此外，我们的方法在在线持续训练程序中混合了来自情节记忆和当前任务的样品，从而减轻了由于概率分布的变化而减轻了侧面影响。此外，我们通过元学习更新来优化我们的模型，该更新诉诸于前面所看到的任务数量，这有助于保持稳定性和可塑性之间的更好平衡。最后，我们对四个基准数据集的实验评估显示了提出的MMKDDA框架对其他流行基线的有效性，并且还进行了消融研究，以进一步分析每个组件在我们的框架中的作用。

在本文中，我们研究了在非全粒图上进行节点表示学习的自我监督学习的问题。现有的自我监督学习方法通​​常假定该图是同质的，其中链接的节点通常属于同一类或具有相似的特征。但是，这种同质性的假设在现实图表中并不总是正确的。我们通过为图神经网络开发脱钩的自我监督学习（DSSL）框架来解决这个问题。 DSSL模仿了节点的生成过程和语义结构的潜在变量建模的链接，该过程将不同邻域之间的不同基础语义解散到自我监督的节点学习过程中。我们的DSSL框架对编码器不可知，不需要预制的增强，因此对不同的图表灵活。为了通过潜在变量有效地优化框架，我们得出了自我监督目标的较低范围的证据，并开发了具有变异推理的可扩展培训算法。我们提供理论分析，以证明DSSL享有更好的下游性能。与竞争性的自我监督学习基线相比，对各种类图基准的广泛实验表明，我们提出的框架可以显着取得更好的性能。

图形广泛用于建模数据的关系结构，并且图形机器学习（ML）的研究具有广泛的应用，从分子图中的药物设计到社交网络中的友谊建议。图形ML的流行方法通常需要大量的标记实例来实现令人满意的结果，这在现实世界中通常是不可行的，因为在图形上标记了新出现的概念的数据（例如，在图形上的新分类）是有限的。尽管已将元学习应用于不同的几个图形学习问题，但大多数现有的努力主要假设所有所见类别的数据都是金标记的，而当这些方法弱标记时，这些方法可能会失去疗效严重的标签噪声。因此，我们旨在研究一个新的问题，即弱监督图元学习，以改善知识转移的模型鲁棒性。为了实现这一目标，我们提出了一个新的图形学习框架 - 本文中的图形幻觉网络（Meta-GHN）。基于一种新的鲁棒性增强的情节训练，元研究将从弱标记的数据中幻觉清洁节点表示，并提取高度可转移的元知识，这使该模型能够快速适应不见了的任务，几乎没有标记的实例。广泛的实验表明，元基因与现有图形学习研究的优越性有关弱监督的少数弹性分类的任务。

人类的持续学习（CL）能力与稳定性与可塑性困境密切相关，描述了人类如何实现持续的学习能力和保存的学习信息。自发育以来，CL的概念始终存在于人工智能（AI）中。本文提出了对CL的全面审查。与之前的评论不同，主要关注CL中的灾难性遗忘现象，本文根据稳定性与可塑性机制的宏观视角来调查CL。类似于生物对应物，“智能”AI代理商应该是I）记住以前学到的信息（信息回流）; ii）不断推断新信息（信息浏览:); iii）转移有用的信息（信息转移），以实现高级CL。根据分类学，评估度量，算法，应用以及一些打开问题。我们的主要贡献涉及I）从人工综合情报层面重新检查CL; ii）在CL主题提供详细和广泛的概述; iii）提出一些关于CL潜在发展的新颖思路。

持续学习旨在通过以在线学习方式利用过去获得的知识，同时能够在所有以前的任务上表现良好，从而学习一系列任务，这对人工智能（AI）系统至关重要，因此持续学习与传统学习模式相比，更适合大多数现实和复杂的应用方案。但是，当前的模型通常在每个任务上的类标签上学习一个通用表示基础，并选择有效的策略来避免灾难性的遗忘。我们假设，仅从获得的知识中选择相关且有用的零件比利用整个知识更有效。基于这一事实，在本文中，我们提出了一个新框架，名为“选择相关的在线持续学习知识（SRKOCL），该框架结合了一种额外的有效频道注意机制，以选择每个任务的特定相关知识。我们的模型还结合了经验重播和知识蒸馏，以避免灾难性的遗忘。最后，在不同的基准上进行了广泛的实验，竞争性实验结果表明，我们提出的SRKOCL是针对最先进的承诺方法。

最近关于图表卷积网络（GCN）的研究表明，初始节点表示（即，第一次图卷积前的节点表示）很大程度上影响最终的模型性能。但是，在学习节点的初始表示时，大多数现有工作线性地组合了节点特征的嵌入，而不考虑特征之间的交互（或特征嵌入）。我们认为，当节点特征是分类时，例如，在许多实际应用程序中，如用户分析和推荐系统，功能交互通常会对预测分析进行重要信号。忽略它们将导致次优初始节点表示，从而削弱后续图表卷积的有效性。在本文中，我们提出了一个名为CatGCN的新GCN模型，当节点功能是分类时，为图表学习量身定制。具体地，我们将显式交互建模的两种方式集成到初始节点表示的学习中，即在每对节点特征上的本地交互建模和人工特征图上的全局交互建模。然后，我们通过基于邻域聚合的图形卷积来优化增强的初始节点表示。我们以端到端的方式训练CatGCN，并在半监督节点分类上展示它。来自腾讯和阿里巴巴数据集的三个用户分析的三个任务（预测用户年龄，城市和购买级别）的大量实验验证了CatGCN的有效性，尤其是在图表卷积之前执行特征交互建模的积极效果。

近年来，异构图形神经网络（HGNNS）一直在开花，但每个工作所使用的独特数据处理和评估设置会让他们的进步完全了解。在这项工作中，我们通过使用其官方代码，数据集，设置和超参数来展示12个最近的HGNN的系统再现，揭示了关于HGNN的进展的令人惊讶的结果。我们发现，由于设置不当，简单的均匀GNN，例如GCN和GAT在很大程度上低估了。具有适当输入的GAT通常可以匹配或优于各种场景的所有现有HGNN。为了促进稳健和可重复的HGNN研究，我们构建异构图形基准（HGB），由具有三个任务的11个不同数据集组成。 HGB标准化异构图数据分割，特征处理和性能评估的过程。最后，我们介绍了一个简单但非常强大的基线简单 - HGN - 这显着优于HGB上以前的所有模型 - 以加速未来HGNN的进步。

最近，图形神经网络（GNN）通过利用图形结构和节点特征的知识来表现出图表表示的显着性能。但是，他们中的大多数都有两个主要限制。首先，GNN可以通过堆叠更多的层来学习高阶结构信息，但由于过度光滑的问题，无法处理较大的深度。其次，由于昂贵的计算成本和高内存使用情况，在大图上应用这些方法并不容易。在本文中，我们提出了节点自适应特征平滑（NAFS），这是一种简单的非参数方法，该方法构建了没有参数学习的节点表示。 NAFS首先通过特征平滑提取每个节点及其不同啤酒花的邻居的特征，然后自适应地结合了平滑的特征。此外，通过不同的平滑策略提取的平滑特征的合奏可以进一步增强构建的节点表示形式。我们在两个不同的应用程序方案上对四个基准数据集进行实验：节点群集和链接预测。值得注意的是，具有功能合奏的NAFS优于这些任务上最先进的GNN，并减轻上述大多数基于学习的GNN对应物的两个限制。

图形神经网络（GNN）在学习强大的节点表示中显示了令人信服的性能，这些表现在保留节点属性和图形结构信息的强大节点表示中。然而，许多GNNS在设计有更深的网络结构或手柄大小的图形时遇到有效性和效率的问题。已经提出了几种采样算法来改善和加速GNN的培训，但他们忽略了解GNN性能增益的来源。图表数据中的信息的测量可以帮助采样算法来保持高价值信息，同时消除冗余信息甚至噪声。在本文中，我们提出了一种用于GNN的公制引导（MEGUIDE）子图学习框架。 MEGUIDE采用两种新颖的度量：功能平滑和连接失效距离，以指导子图采样和迷你批次的培训。功能平滑度专为分析节点的特征而才能保留最有价值的信息，而连接失败距离可以测量结构信息以控制子图的大小。我们展示了MEGUIDE在多个数据集上培训各种GNN的有效性和效率。

社交机器人被称为社交网络上的自动帐户，这些帐户试图像人类一样行事。尽管图形神经网络（GNNS）已大量应用于社会机器人检测领域，但大量的领域专业知识和先验知识大量参与了最先进的方法，以设计专门的神经网络体系结构，以设计特定的神经网络体系结构。分类任务。但是，在模型设计中涉及超大的节点和网络层，通常会导致过度平滑的问题和缺乏嵌入歧视。在本文中，我们提出了罗斯加斯（Rosgas），这是一种新颖的加强和自我监督的GNN Architecture搜索框架，以适应性地指出了最合适的多跳跃社区和GNN体系结构中的层数。更具体地说，我们将社交机器人检测问题视为以用户为中心的子图嵌入和分类任务。我们利用异构信息网络来通过利用帐户元数据，关系，行为特征和内容功能来展示用户连接。 Rosgas使用多代理的深钢筋学习（RL）机制来导航最佳邻域和网络层的搜索，以分别学习每个目标用户的子图嵌入。开发了一种用于加速RL训练过程的最接近的邻居机制，Rosgas可以借助自我监督的学习来学习更多的判别子图。 5个Twitter数据集的实验表明，Rosgas在准确性，训练效率和稳定性方面优于最先进的方法，并且在处理看不见的样本时具有更好的概括。

图形神经网络（GNNS）由于图形数据的规模和模型参数的数量呈指数增长，因此限制了它们在实际应用中的效用，因此往往会遭受高计算成本。为此，最近的一些作品着重于用彩票假设（LTH）稀疏GNN，以降低推理成本，同时保持绩效水平。但是，基于LTH的方法具有两个主要缺点：1）它们需要对密集模型进行详尽且迭代的训练，从而产生了极大的训练计算成本，2）它们仅修剪图形结构和模型参数，但忽略了节点功能维度，存在大量冗余。为了克服上述局限性，我们提出了一个综合的图形渐进修剪框架，称为CGP。这是通过在一个训练过程中设计在训练图周期修剪范式上进行动态修剪GNN来实现的。与基于LTH的方法不同，提出的CGP方法不需要重新训练，这大大降低了计算成本。此外，我们设计了一个共同策略，以全面地修剪GNN的所有三个核心元素：图形结构，节点特征和模型参数。同时，旨在完善修剪操作，我们将重生过程引入我们的CGP框架，以重新建立修剪但重要的连接。提出的CGP通过在6个GNN体系结构中使用节点分类任务进行评估，包括浅层模型（GCN和GAT），浅但深度散发模型（SGC和APPNP）以及Deep Models（GCNII和RESGCN），总共有14个真实图形数据集，包括来自挑战性开放图基准的大规模图数据集。实验表明，我们提出的策略在匹配时大大提高了训练和推理效率，甚至超过了现有方法的准确性。