Graph Neural Networks (GNNs), originally proposed for node classification, have also motivated many recent works on edge prediction (a.k.a., link prediction). However, existing methods lack elaborate design regarding the distinctions between two tasks that have been frequently overlooked: (i) edges only constitute the topology in the node classification task but can be used as both the topology and the supervisions (i.e., labels) in the edge prediction task; (ii) the node classification makes prediction over each individual node, while the edge prediction is determinated by each pair of nodes. To this end, we propose a novel edge prediction paradigm named Edge-aware Message PassIng neuRal nEtworks (EMPIRE). Concretely, we first introduce an edge splitting technique to specify use of each edge where each edge is solely used as either the topology or the supervision (named as topology edge or supervision edge). We then develop a new message passing mechanism that generates the messages to source nodes (through topology edges) being aware of target nodes (through supervision edges). In order to emphasize the differences between pairs connected by supervision edges and pairs unconnected, we further weight the messages to highlight the relative ones that can reflect the differences. In addition, we design a novel negative node-pair sampling trick that efficiently samples 'hard' negative instances in the supervision instances, and can significantly improve the performance. Experimental results verify that the proposed method can significantly outperform existing state-of-the-art models regarding the edge prediction task on multiple homogeneous and heterogeneous graph datasets.

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。

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。

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

近三年来，异质图神经网络（HGNN）吸引了研究的兴趣。大多数现有的HGNN分为两类。一个类是基于元路径的HGNN，要么需要域知识才能手工制作元路径，要么花费大量时间和内存来自动构建元路径。另一个类不依赖元路径结构。它将均匀的卷积图神经网络（Conv-GNN）作为骨架，并通过引入节点型和边缘型依赖性参数将其扩展到异质图。不管元路径依赖性如何，大多数现有的HGNN都采用浅层探测器（例如GCN和GAT）来汇总邻里信息，并且可能有限地捕获高阶邻里信息的能力。在这项工作中，我们提出了两个异构图树网络模型：异质图树卷积网络（HETGTCN）和异质图树注意网络（HETGTAN），它们不依赖元路径来在两个节点特征和图形结构中编码异质性。在三个现实世界的异质图数据上进行了广泛的实验表明，所提出的HETGTCN和HETGTAN具有有效的效率，并且一致地超过了所有最先进的HGNN基准在半监视的节点分类任务上，并且可以深入不受损害的性能。

Recent years have witnessed the emerging success of graph neural networks (GNNs) for modeling structured data. However, most GNNs are designed for homogeneous graphs, in which all nodes and edges belong to the same types, making them infeasible to represent heterogeneous structures. In this paper, we present the Heterogeneous Graph Transformer (HGT) architecture for modeling Web-scale heterogeneous graphs. To model heterogeneity, we design node-and edge-type dependent parameters to characterize the heterogeneous attention over each edge, empowering HGT to maintain dedicated representations for different types of nodes and edges. To handle dynamic heterogeneous graphs, we introduce the relative temporal encoding technique into HGT, which is able to capture the dynamic structural dependency with arbitrary durations. To handle Web-scale graph data, we design the heterogeneous mini-batch graph sampling algorithm-HGSampling-for efficient and scalable training. Extensive experiments on the Open Academic Graph of 179 million nodes and 2 billion edges show that the proposed HGT model consistently outperforms all the state-of-the-art GNN baselines by 9%-21% on various downstream tasks. The dataset and source code of HGT are publicly available at https://github.com/acbull/pyHGT.

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。

许多真实世界图（网络）是具有不同类型的节点和边缘的异构。异构图嵌入，旨在学习异构图的低维节点表示，对于各种下游应用至关重要。已经提出了许多基于元路径的嵌入方法来学习近年来异构图的语义信息。然而，在学习异构图形嵌入时，大多数现有技术都在图形结构信息中忽略了图形结构信息。本文提出了一种新颖的结构意识异构图形神经网络（SHGNN），以解决上述限制。详细地，我们首先利用特征传播模块来捕获元路径中中间节点的本地结构信息。接下来，我们使用树关注聚合器将图形结构信息结合到元路径上的聚合模块中。最后，我们利用了元路径聚合器熔断来自不同元路径的聚合的信息。我们对节点分类和聚类任务进行了实验，并在基准数据集中实现了最先进的结果，该数据集显示了我们所提出的方法的有效性。

由于图神经网络（GNN）的成功和异质信息网络的广泛应用，近年来，异质图学习近年来引起了极大的关注。已经提出了各种异质图神经网络，以概括GNN来处理异质图。不幸的是，这些方法通过各种复杂的模块对异质性进行建模。本文旨在提出一个简单而有效的框架，以使均质GNN具有足够的处理异质图的能力。具体而言，我们提出了基于关系嵌入的图形神经网络（RE-GNNS），该图形仅使用一个参数来嵌入边缘类型关系和自动连接的重要性。为了同时优化这些关系嵌入和其他参数，提出了一个梯度缩放因子来约束嵌入以收敛到合适的值。此外，我们从理论上证明，与基于元路径的异质GNN相比，我们的RE-GNN具有更高的表现力。关于节点分类任务的广泛实验验证了我们提出的方法的有效性。

异质图具有多个节点和边缘类型，并且在语义上比同质图更丰富。为了学习这种复杂的语义，许多用于异质图的图形神经网络方法使用Metapaths捕获节点之间的多跳相互作用。通常，非目标节点的功能未纳入学习过程。但是，可以存在涉及多个节点或边缘的非线性高阶相互作用。在本文中，我们提出了Simplicial Graph注意网络（SGAT），这是一种简单的复杂方法，可以通过将非目标节点的特征放在简单上来表示这种高阶相互作用。然后，我们使用注意机制和上邻接来生成表示。我们凭经验证明了方法在异质图数据集上使用节点分类任务的方法的功效，并进一步显示了SGAT通过采用随机节点特征来提取结构信息的能力。数值实验表明，SGAT的性能优于其他当前最新的异质图学习方法。

Graphs are ubiquitous in nature and can therefore serve as models for many practical but also theoretical problems. For this purpose, they can be defined as many different types which suitably reflect the individual contexts of the represented problem. To address cutting-edge problems based on graph data, the research field of Graph Neural Networks (GNNs) has emerged. Despite the field's youth and the speed at which new models are developed, many recent surveys have been published to keep track of them. Nevertheless, it has not yet been gathered which GNN can process what kind of graph types. In this survey, we give a detailed overview of already existing GNNs and, unlike previous surveys, categorize them according to their ability to handle different graph types and properties. We consider GNNs operating on static and dynamic graphs of different structural constitutions, with or without node or edge attributes. Moreover, we distinguish between GNN models for discrete-time or continuous-time dynamic graphs and group the models according to their architecture. We find that there are still graph types that are not or only rarely covered by existing GNN models. We point out where models are missing and give potential reasons for their absence.

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。

最近，图神经网络显示了建模基于网络的推荐系统中复杂拓扑结构的优势。由于节点之间的各种相互作用以及来自各种类型的节点和边缘的大量语义，因此在多重异质网络中学习表达性节点表示的研究兴趣爆发。推荐系统中最重要的任务之一是预测特定边缘类型下两个节点之间的潜在连接（即关系）。尽管现有的研究利用明确的元数据来汇总邻居，但实际上，它们仅考虑了关系内部的元数据，因此无法通过相互关联信息来利用潜在的提升。此外，在各种关系下，尤其是在越来越多的节点和边缘类型的情况下，全面利用相互关系的元数据并不总是直接的。此外，两个节点之间不同关系的贡献很难衡量。为了应对挑战，我们提出了Hybridgnn，这是一种具有混合聚集流和分层的端到端GNN模型，以在多路复用方案中充分利用异质性。具体而言，Hybridgnn应用了一个随机的关系探索模块来利用不同关系之间的多重性属性。然后，我们的模型利用在关系内的元数据和随机探索下的混合聚集流以学习丰富的语义。为了探索不同聚合流的重要性并利用多重性属性，我们提出了一个新型的分层注意模块，该模块既利用了Metapath级别的注意力和关系级的关注。广泛的实验结果表明，与几个最先进的基线相比，Hybridgnn取得了最佳性能。

在本文中，我们提供了一种使用图形神经网络（GNNS）的理论，用于多节点表示学习（我们有兴趣学习一组多个节点的表示）。我们知道GNN旨在学习单节点表示。当我们想学习涉及多个节点的节点集表示时，先前作品中的常见做法是直接将GNN学习的多节点表示与节点集的关节表示。在本文中，我们显示了这种方法的基本限制，即无法捕获节点集中节点之间的依赖性，并且认为直接聚合各个节点表示不会导致多个节点的有效关节表示。然后，我们注意到，以前的一些成功的工作作品用于多节点表示学习，包括密封，距离编码和ID-GNN，所有使用的节点标记。这些方法根据应用GNN之前的与目标节点集的关系，首先标记图中的节点。然后，在标记的图表中获得的节点表示被聚合到节点集表示中。通过调查其内部机制，我们将这些节点标记技术统一到单个和最基本的形式，即标记技巧。我们证明，通过标记技巧，可以获得足够富有表现力的GNN学习最具表现力的节点集表示，因此原则上可以解决节点集的任何联合学习任务。关于一个重要的双节点表示学习任务，链接预测，验证了我们理论的实验。我们的工作建立了使用GNN在节点集上使用GNN进行联合预测任务的理论基础。

Link prediction is a crucial problem in graph-structured data. Due to the recent success of graph neural networks (GNNs), a variety of GNN-based models were proposed to tackle the link prediction task. Specifically, GNNs leverage the message passing paradigm to obtain node representation, which relies on link connectivity. However, in a link prediction task, links in the training set are always present while ones in the testing set are not yet formed, resulting in a discrepancy of the connectivity pattern and bias of the learned representation. It leads to a problem of dataset shift which degrades the model performance. In this paper, we first identify the dataset shift problem in the link prediction task and provide theoretical analyses on how existing link prediction methods are vulnerable to it. We then propose FakeEdge, a model-agnostic technique, to address the problem by mitigating the graph topological gap between training and testing sets. Extensive experiments demonstrate the applicability and superiority of FakeEdge on multiple datasets across various domains.

最近，图形神经网络（GNNS）在各种现实情景中获得了普及。尽管取得了巨大成功，但GNN的建筑设计严重依赖于体力劳动。因此，自动化图形神经网络（Autopmn）引起了研究界的兴趣和关注，近年来显着改善。然而，现有的autopnn工作主要采用隐式方式来模拟并利用图中的链接信息，这对图中的链路预测任务不充分规范化，并限制了自动启动的其他图表任务。在本文中，我们介绍了一个新的Autognn工作，该工作明确地模拟了缩写为autogel的链接信息。以这种方式，AutoGel可以处理链路预测任务并提高Autognns对节点分类和图形分类任务的性能。具体地，AutoGel提出了一种新的搜索空间，包括层内和层间设计中的各种设计尺寸，并采用更强大的可分辨率搜索算法，以进一步提高效率和有效性。基准数据集的实验结果展示了自动池上的优势在几个任务中。

Graph neural networks (GNNs) have received remarkable success in link prediction (GNNLP) tasks. Existing efforts first predefine the subgraph for the whole dataset and then apply GNNs to encode edge representations by leveraging the neighborhood structure induced by the fixed subgraph. The prominence of GNNLP methods significantly relies on the adhoc subgraph. Since node connectivity in real-world graphs is complex, one shared subgraph is limited for all edges. Thus, the choices of subgraphs should be personalized to different edges. However, performing personalized subgraph selection is nontrivial since the potential selection space grows exponentially to the scale of edges. Besides, the inference edges are not available during training in link prediction scenarios, so the selection process needs to be inductive. To bridge the gap, we introduce a Personalized Subgraph Selector (PS2) as a plug-and-play framework to automatically, personally, and inductively identify optimal subgraphs for different edges when performing GNNLP. PS2 is instantiated as a bi-level optimization problem that can be efficiently solved differently. Coupling GNNLP models with PS2, we suggest a brand-new angle towards GNNLP training: by first identifying the optimal subgraphs for edges; and then focusing on training the inference model by using the sampled subgraphs. Comprehensive experiments endorse the effectiveness of our proposed method across various GNNLP backbones (GCN, GraphSage, NGCF, LightGCN, and SEAL) and diverse benchmarks (Planetoid, OGB, and Recommendation datasets). Our code is publicly available at \url{https://github.com/qiaoyu-tan/PS2}

尽管与以太坊这样的加密货币交易变得越来越普遍，但欺诈和其他犯罪交易并不少见。图分析算法和机器学习技术检测到导致大型交易网络网络钓鱼的可疑交易。已经提出了许多图形神经网络（GNN）模型将深度学习技术应用于图形结构。尽管在以太坊交易网络中使用GNN模型进行了网络钓鱼检测的研究，但尚未研究针对顶点和边缘数量的规模以及标签不平衡的模型。在本文中，我们比较了GNN模型在实际以太坊交易网络数据集和网络钓鱼报告的标签数据上的模型性能，以详尽地比较和验证哪些GNN模型和超参数产生最佳精度。具体而言，我们评估了代表性同质GNN模型的模型性能，该模型考虑了单型节点和边缘以及支持不同类型的节点和边缘的异质GNN模型。我们表明，异质模型比同质模型具有更好的模型性能。特别是，RGCN模型在整体指标中取得了最佳性能。

Graph neural network, as a powerful graph representation technique based on deep learning, has shown superior performance and attracted considerable research interest. However, it has not been fully considered in graph neural network for heterogeneous graph which contains different types of nodes and links. The heterogeneity and rich semantic information bring great challenges for designing a graph neural network for heterogeneous graph. Recently, one of the most exciting advancements in deep learning is the attention mechanism, whose great potential has been well demonstrated in various areas. In this paper, we first propose a novel heterogeneous graph neural network based on the hierarchical attention, including node-level and semantic-level attentions. Specifically, the node-level attention aims to learn the importance between a node and its metapath based neighbors, while the semantic-level attention is able to learn the importance of different meta-paths. With the learned importance from both node-level and semantic-level attention, the importance of node and meta-path can be fully considered. Then the proposed model can generate node embedding by aggregating features from meta-path based neighbors in a hierarchical manner. Extensive experimental results on three real-world heterogeneous graphs not only show the superior performance of our proposed model over the state-of-the-arts, but also demonstrate its potentially good interpretability for graph analysis.

多药物（定义为使用多种药物）是一种标准治疗方法，尤其是对于严重和慢性疾病。但是，将多种药物一起使用可能会导致药物之间的相互作用。药物 - 药物相互作用（DDI）是一种与另一种药物结合时的影响发生变化时发生的活性。 DDI可能会阻塞，增加或减少药物的预期作用，或者在最坏情况下，会产生不利的副作用。虽然准时检测DDI至关重要，但由于持续时间短，并且在临床试验中识别它们是时间的，而且昂贵，并且要考虑许多可能的药物对进行测试。结果，需要计算方法来预测DDI。在本文中，我们提出了一种新型的异质图注意模型Han-DDI，以预测药物 - 药物相互作用。我们建立了具有不同生物实体的药物网络。然后，我们开发了一个异质的图形注意网络，以使用药物与其他实体的关系学习DDI。它由一个基于注意力的异质图节点编码器组成，用于获得药物节点表示和用于预测药物相互作用的解码器。此外，我们利用全面的实验来评估我们的模型并将其与最先进的模型进行比较。实验结果表明，我们提出的方法Han-DDI的表现可以显着，准确地预测DDI，即使对于新药也是如此。