Masked Label Prediction: Unified Message Passing Model for Semi-Supervised Classification

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Masked Label Prediction: Unified Message Passing Model for Semi-Supervised Classification

背景

消息传递模型(Message Passing Model)基于拉普拉斯平滑假设(领居是相似的,试图聚合图中的邻居的信息来获取足够的依据,以实现更鲁棒的半监督节点分类。

图神经网络(Graph Neural Networks, GNN)和标签传播算法(Label Propagation, LPA)均为消息传递算法,其中GNN主要基于传播特征来提升预测效果,而LPA基于迭代式的标签传播来作预测。

为解决这个问题,本文提出了统一消息传递模型(UNIMP)[1],它可以在训练和推理时结合特征和标签传播。UniMP基于两个简单而有效的想法:

  • 将特征嵌入和标签嵌入同时作为输入信息进行传播

  • 随机掩码部分标签信息,并在训练时对其进行预测

实现

关键部分

  • 将标签进行嵌入(原有的C类One-hot标签,通过线性变换成与原始节点特征相同的维度)。

  • 然后,将标签嵌入和节点特征相加作为GNN输入。

\(\mathbf{X}\ 和 \(\mathbf{A}\以及剩余的标签去预测被掩码的标签)。

模型部分

个人实验

将标签作为输入,在ArixV数据集节点分类任务上,能在小数点后第2位提升接近2个点。

总结

标签有效的直觉就是,在图上的节点分类任务中,邻居标签也是预测目标节点标签的关键特征(这也和标签传播的思想一致)

参考文献

[1] Masked Label Prediction: Unified Message Passing Model for Semi-Supervised Classification
[2] Bag of Tricks for Node Classification with Graph Neural Networks

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