由于它们对处理图形结构数据的显着功率，图表卷积网络（GCNS）已广泛应用于各个领域。典型的GCN及其变体在同声源性假设下工作（即，具有相同类的节点容易彼此连接），同时忽略许多真实网络中存在的异源性（即，具有不同类别的节点倾向于形成边缘） 。现有方法通过主要聚集高阶邻域或梳理即时表示来处理异常的方法，这导致结果导致噪声和无关的信息。但这些方法没有改变在同性恋假设下工作的传播机制（这是GCN的基本部分）。这使得难以区分不同类别的节点的表示。为了解决这个问题，在本文中，我们设计了一种新的传播机制，可以根据节点对之间自动或异常改变传播和聚合过程。为了自适应地学习传播过程，我们在节点对之间引入两个奇妙程度的两个测量，这分别基于拓扑和属性信息来学习。然后，我们将学习的同音源于Graph卷积框架纳入图形卷积框架，该框架在端到端的架构中培训，使其能够超越奇妙的假设。更重要的是，我们理论上证明我们的模型可以根据他们的同意程度来限制节点之间的表示的相似性。 7个现实世界数据集的实验表明，这种新方法在异常或低意识下表现出最先进的方法，并在精梳性下获得竞争性能。

图表卷积网络（GCN）显示了探索图形表示的显着潜力。然而，GCN聚合机制无法通过异常概括到网络上的网络，其中大多数节点具有来自不同类别的邻居，该邻居通常存在于现实网络中。为了使GCN的传播和聚合机制适合于粗源性和异常的（甚至它们的混合物），我们将块建模引入GCN的框架，以便它可以实现“块导向的分类聚合”，并自动学习不同类别邻居的相应聚合规则。通过将块建模掺入聚合过程中，GCN能够根据其同音程度判别歧视来自同性恋和异交邻居的信息。我们将我们的算法与最先进的方法进行了比较了异证问题。经验结果证明了我们在异交数据集中现有方法的新方法的优越性，同时在同性恋数据集中保持竞争性能。

基于图形卷积的方法已成功应用于同质图上的表示学习，其中具有相同标签或相似属性的节点往往相互连接。由于这些方法使用的图形卷积网络（GCN）的同义假设，它们不适合异质图，其中具有不同标记或不同属性的节点往往相邻。几种方法试图解决这个异质问题，但是它们没有改变GCN的基本聚合机制，因为它们依靠求和操作员来汇总邻近节点的信息，这隐含地遵守同质假设。在这里，我们介绍了一种新颖的聚合机制，并开发了基于随机步行聚集的图形神经网络（称为RAW-GNN）方法。提出的方法将随机步行策略与图神经网络集成在一起。新方法利用广度优先的随机步行搜索来捕获同质信息和深度优先搜索以收集异性信息。它用基于路径的社区取代了传统社区，并基于经常性神经网络引入了新的基于路径的聚合器。这些设计使RAW-GNN适用于同质图和异质图。广泛的实验结果表明，新方法在各种同质图和异质图上实现了最先进的性能。

属性网络上的节点分类是一项半监督任务，对于网络分析至关重要。通过将图形卷积网络（GCN）中的两个关键操作解耦，即具有转换和邻域聚合，截断的GCN的一些最新作品可以支持这些信息，以更深入地传播并实现高级性能。但是，它们遵循GCN的传统结构感知的传播策略，因此很难捕获节点的属性相关性，并对由两个端点属于不同类别的边缘描述的结构噪声敏感。为了解决这些问题，我们提出了一种新方法，称为“裂开式”传播，然后训练（PAMT）。关键思想是将属性相似性掩码整合到结构感知的传播过程中。这样，PAMT可以在传播过程中保留相邻节点的属性相关性，并有效地减少结构噪声的影响。此外，我们开发了一种迭代改进机制，以在改善培训性能的培训过程中更新相似性面罩。在四个现实世界数据集上进行的广泛实验证明了PAMT的出色性能和鲁棒性。

图形神经网络（GNN）在解决图形结构数据（即网络）方面的各种分析任务方面已广受欢迎。典型的gnns及其变体遵循一种消息的方式，该方式通过网络拓扑沿网络拓扑的特征传播过程获得网络表示，然而，它们忽略了许多现实世界网络中存在的丰富文本语义（例如，局部单词序列）。现有的文本丰富网络方法通过主要利用内部信息（例如主题或短语/单词）来整合文本语义，这些信息通常无法全面地挖掘文本语义，从而限制了网络结构和文本语义之间的相互指导。为了解决这些问题，我们提出了一个具有外部知识（TEKO）的新型文本富裕的图形神经网络，以充分利用文本丰富的网络中的结构和文本信息。具体而言，我们首先提出一个灵活的异质语义网络，该网络结合了文档和实体之间的高质量实体和互动。然后，我们介绍两种类型的外部知识，即结构化的三胞胎和非结构化实体描述，以更深入地了解文本语义。我们进一步为构建的异质语义网络设计了互惠卷积机制，使网络结构和文本语义能够相互协作并学习高级网络表示。在四个公共文本丰富的网络以及一个大规模的电子商务搜索数据集上进行了广泛的实验结果，这说明了Teko优于最先进的基线。

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.

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。

Graph neural networks have shown significant success in the field of graph representation learning. Graph convolutions perform neighborhood aggregation and represent one of the most important graph operations. Nevertheless, one layer of these neighborhood aggregation methods only consider immediate neighbors, and the performance decreases when going deeper to enable larger receptive fields. Several recent studies attribute this performance deterioration to the over-smoothing issue, which states that repeated propagation makes node representations of different classes indistinguishable. In this work, we study this observation systematically and develop new insights towards deeper graph neural networks. First, we provide a systematical analysis on this issue and argue that the key factor compromising the performance significantly is the entanglement of representation transformation and propagation in current graph convolution operations. After decoupling these two operations, deeper graph neural networks can be used to learn graph node representations from larger receptive fields. We further provide a theoretical analysis of the above observation when building very deep models, which can serve as a rigorous and gentle description of the over-smoothing issue. Based on our theoretical and empirical analysis, we propose Deep Adaptive Graph Neural Network (DAGNN) to adaptively incorporate information from large receptive fields. A set of experiments on citation, coauthorship, and co-purchase datasets have confirmed our analysis and insights and demonstrated the superiority of our proposed methods. CCS CONCEPTS• Mathematics of computing → Graph algorithms; • Computing methodologies → Artificial intelligence; Neural networks.

Graph Neural Networks (GNNs) have attracted increasing attention in recent years and have achieved excellent performance in semi-supervised node classification tasks. The success of most GNNs relies on one fundamental assumption, i.e., the original graph structure data is available. However, recent studies have shown that GNNs are vulnerable to the complex underlying structure of the graph, making it necessary to learn comprehensive and robust graph structures for downstream tasks, rather than relying only on the raw graph structure. In light of this, we seek to learn optimal graph structures for downstream tasks and propose a novel framework for semi-supervised classification. Specifically, based on the structural context information of graph and node representations, we encode the complex interactions in semantics and generate semantic graphs to preserve the global structure. Moreover, we develop a novel multi-measure attention layer to optimize the similarity rather than prescribing it a priori, so that the similarity can be adaptively evaluated by integrating measures. These graphs are fused and optimized together with GNN towards semi-supervised classification objective. Extensive experiments and ablation studies on six real-world datasets clearly demonstrate the effectiveness of our proposed model and the contribution of each component.

图形神经网络（GNNS）在各种基于图形的应用中显示了优势。大多数现有的GNNS假设图形结构的强大奇妙并应用邻居的置换不变本地聚合以学习每个节点的表示。然而，它们未能概括到异质图，其中大多数相邻节点具有不同的标签或特征，并且相关节点远处。最近的几项研究通过组合中央节点的隐藏表示（即，基于多跳的方法）的多个跳数来解决这个问题，或者基于注意力分数对相邻节点进行排序（即，基于排名的方法）来解决这个问题。结果，这些方法具有一些明显的限制。一方面，基于多跳的方法没有明确区分相关节点的大量多跳社区，导致严重的过平滑问题。另一方面，基于排名的模型不与结束任务进行联合优化节点排名，并导致次优溶液。在这项工作中，我们呈现图表指针神经网络（GPNN）来解决上述挑战。我们利用指针网络从大量的多跳邻域选择最相关的节点，这根据与中央节点的关系来构造有序序列。然后应用1D卷积以从节点序列中提取高级功能。 GPNN中的基于指针网络的Ranker是以端到端的方式与其他部件进行联合优化的。在具有异质图的六个公共节点分类数据集上进行了广泛的实验。结果表明，GPNN显着提高了最先进方法的分类性能。此外，分析还揭示了拟议的GPNN在过滤出无关邻居并减少过平滑的特权。

Graph Neural Networks (GNNs) have achieved promising performance on a wide range of graph-based tasks. Despite their success, one severe limitation of GNNs is the over-smoothing issue (indistinguishable representations of nodes in different classes). In this work, we present a systematic and quantitative study on the over-smoothing issue of GNNs. First, we introduce two quantitative metrics, MAD and MADGap, to measure the smoothness and oversmoothness of the graph nodes representations, respectively. Then, we verify that smoothing is the nature of GNNs and the critical factor leading to over-smoothness is the low information-to-noise ratio of the message received by the nodes, which is partially determined by the graph topology. Finally, we propose two methods to alleviate the oversmoothing issue from the topological view: (1) MADReg which adds a MADGap-based regularizer to the training objective; (2) AdaEdge which optimizes the graph topology based on the model predictions. Extensive experiments on 7 widely-used graph datasets with 10 typical GNN models show that the two proposed methods are effective for relieving the over-smoothing issue, thus improving the performance of various GNN models.

图形神经网络（GNN）是用于建模图数据的流行机器学习方法。许多GNN在同质图上表现良好，同时在异质图上表现不佳。最近，一些研究人员将注意力转移到设计GNN，以通过调整消息传递机制或扩大消息传递的接收场来设计GNN。与从模型设计的角度来减轻异性疾病问题的现有作品不同，我们建议通过重新布线结构来从正交角度研究异质图，以减少异质性并使传统GNN的表现更好。通过全面的经验研究和分析，我们验证了重新布线方法的潜力。为了充分利用其潜力，我们提出了一种名为Deep Hertophilly Graph Rewiring（DHGR）的方法，以通过添加同粒子边缘和修剪异质边缘来重新线图。通过比较节点邻居的标签/特征 - 分布的相似性来确定重新布线的详细方法。此外，我们为DHGR设计了可扩展的实现，以确保高效率。 DHRG可以轻松地用作任何GNN的插件模块，即图形预处理步骤，包括同型和异性的GNN，以提高其在节点分类任务上的性能。据我们所知，这是研究图形的第一部重新绘图图形的作品。在11个公共图数据集上进行的广泛实验证明了我们提出的方法的优势。

图形神经网络（GNNS）显着改善了图形结构数据的表示功率。尽管最近GNN的成功，大多数GNN的图表卷积都有两个限制。由于图形卷积在输入图上的小本地邻域中执行，因此固有地无法捕获距离节点之间的远程依赖性。另外，当节点具有属于不同类别的邻居时，即，异常，来自它们的聚合消息通常会影响表示学习。为了解决图表卷积的两个常见问题，在本文中，我们提出了可变形的图形卷积网络（可变形GCNS），可在多个潜在空间中自适应地执行卷积并捕获节点之间的短/远程依赖性。与节点表示（特征）分开，我们的框架同时学习节点位置嵌入式嵌入式（坐标）以确定节点之间以端到端的方式之间的关系。根据节点位置，卷积内核通过变形向量变形并将不同的变换应用于其邻居节点。我们广泛的实验表明，可变形的GCNS灵活地处理异常的处理，并在六个异化图数据集中实现节点分类任务中的最佳性能。

异质图卷积网络在解决异质网络数据的各种网络分析任务方面已广受欢迎，从链接预测到节点分类。但是，大多数现有作品都忽略了多型节点之间的多重网络的关系异质性，而在元路径中，元素嵌入中关系的重要性不同，这几乎无法捕获不同关系跨不同关系的异质结构信号。为了应对这一挑战，这项工作提出了用于异质网络嵌入的多重异质图卷积网络（MHGCN）。我们的MHGCN可以通过多层卷积聚合自动学习多重异质网络中不同长度的有用的异质元路径相互作用。此外，我们有效地将多相关结构信号和属性语义集成到学习的节点嵌入中，并具有无监督和精选的学习范式。在具有各种网络分析任务的五个现实世界数据集上进行的广泛实验表明，根据所有评估指标，MHGCN与最先进的嵌入基线的优势。

灵感来自深度学习的广泛成功，已经提出了图表神经网络（GNNS）来学习表达节点表示，并在各种图形学习任务中表现出有希望的性能。然而，现有的努力主要集中在提供相对丰富的金色标记节点的传统半监督设置。虽然数据标签是难以忍受的事实令人生畏的事实并且需要强化领域知识，但特别是在考虑图形结构数据的异质性时，它通常是不切实际的。在几次半监督的环境下，大多数现有GNN的性能不可避免地受到过度装备和过天际问题的破坏，在很大程度上由于标记数据的短缺。在本文中，我们提出了一种配备有新型元学习算法的解耦的网络架构来解决这个问题。从本质上讲，我们的框架META-PN通过META学习的标签传播策略在未标记节点上乘坐高质量的伪标签，这有效增强了稀缺标记的数据，同时在培训期间启用大型接受领域。广泛的实验表明，与各种基准数据集上的现有技术相比，我们的方法提供了简单且实质性的性能。

在节点分类任务中，异常和过天性是两个可能损害图形卷积神经网络（GCN）性能的两个问题。异种源于问题是指模型无法处理异构节点属于不同类别的异细则图;过度问题是指模型的退化性能随着越来越多的层。这两个看似无关的问题大多是独立研究的，但最近有近期解决一个问题可能有益于另一个问题的经验证据。在这项工作中，除了经验观察之外，我们的目标是：（1）从统一的理论角度分析异常和过天际上的问题，（2）确定两个问题的共同原因，（3）提出简单但有效的解决策略共同的原因。在我们的理论分析中，我们表明异通源性和过天际上问题的共同原因 - 即节点的相对程度及其异常级别 - 触发连续层中的节点表示，以“移动”更靠近原始决策边界，这增加了某些约束下节点标签的错误分类率。理论上我们显示：（1）具有高异味的节点具有更高的错误分类率。 （2）即使在异常的情况下，节点邻域中的程度差异也可以影响节点表示的运动并导致“伪异性”情况，这有助于解释过度处理。 （3）允许在消息传递期间肯定的阳性而且负面信息可以有助于抵消两个问题的常见原因。基于我们的理论见解，我们提出了对GCN架构的简单修改（即学习程度校正和签名消息），我们表明他们在9个网络上缓解了HeteOlephily和过天际上的问题。

消息传递已作为设计图形神经网络（GNN）的有效工具的发展。但是，消息传递的大多数现有方法简单地简单或平均所有相邻的功能更新节点表示。它们受到两个问题的限制，即（i）缺乏可解释性来识别对GNN的预测重要的节点特征，以及（ii）特征过度混合，导致捕获长期依赖和无能为力的过度平滑问题在异质或低同质的下方处理图。在本文中，我们提出了一个节点级胶囊图神经网络（NCGNN），以通过改进的消息传递方案来解决这些问题。具体而言，NCGNN表示节点为节点级胶囊组，其中每个胶囊都提取其相应节点的独特特征。对于每个节点级胶囊，开发了一个新颖的动态路由过程，以适应适当的胶囊，以从设计的图形滤波器确定的子图中聚集。 NCGNN聚集仅有利的胶囊并限制无关的消息，以避免交互节点的过度混合特征。因此，它可以缓解过度平滑的问题，并通过同粒或异质的图表学习有效的节点表示。此外，我们提出的消息传递方案本质上是可解释的，并免于复杂的事后解释，因为图形过滤器和动态路由过程确定了节点特征的子集，这对于从提取的子分类中的模型预测最为重要。关于合成和现实图形的广泛实验表明，NCGNN可以很好地解决过度光滑的问题，并为半监视的节点分类产生更好的节点表示。它的表现优于同质和异质的艺术状态。

Graph Neural Networks (GNNs) have been predominant for graph learning tasks; however, recent studies showed that a well-known graph algorithm, Label Propagation (LP), combined with a shallow neural network can achieve comparable performance to GNNs in semi-supervised node classification on graphs with high homophily. In this paper, we show that this approach falls short on graphs with low homophily, where nodes often connect to the nodes of the opposite classes. To overcome this, we carefully design a combination of a base predictor with LP algorithm that enjoys a closed-form solution as well as convergence guarantees. Our algorithm first learns the class compatibility matrix and then aggregates label predictions using LP algorithm weighted by class compatibilities. On a wide variety of benchmarks, we show that our approach achieves the leading performance on graphs with various levels of homophily. Meanwhile, it has orders of magnitude fewer parameters and requires less execution time. Empirical evaluations demonstrate that simple adaptations of LP can be competitive in semi-supervised node classification in both homophily and heterophily regimes.

Graph convolutional networks (GCNs) are a powerful deep learning approach for graph-structured data. Recently, GCNs and subsequent variants have shown superior performance in various application areas on real-world datasets. Despite their success, most of the current GCN models are shallow, due to the over-smoothing problem.In this paper, we study the problem of designing and analyzing deep graph convolutional networks. We propose the GCNII, an extension of the vanilla GCN model with two simple yet effective techniques: Initial residual and Identity mapping. We provide theoretical and empirical evidence that the two techniques effectively relieves the problem of over-smoothing. Our experiments show that the deep GCNII model outperforms the state-of-the-art methods on various semi-and fullsupervised tasks. Code is available at https: //github.com/chennnM/GCNII.

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。