Understanding Structural Vulnerability in Graph Convolutional Networks

发布时间 2023-05-17 13:42:10作者: 馒头and花卷

Chen L., Li J., Peng Q., Liu Y., Zheng Z. and Yang C. Understanding structural vulnerability in graph convolutional networks. IJCAI, 2021.

mean 是在 GCN 中是一种常见的 aggregation 方式, 但是作者认为这种方式是不鲁棒的, 很容易受到异常连接的影响.

符号说明

  • \(G = (V, E)\), 图;
  • \(X_{v}\), node features;
  • 一般的 GCN 的每一层可以表述为:

    \[a_v^{(k)} = f(\{h_u^{(k-1)}: u \in \mathcal{N}_v\}), h_v^{(k)} = \sigma(a_v^{(k)} W^{(k)}). \]

    其中 \(f\) 为 aggregation function.

本文的方法

  • 这里省略本文的 motivation, 即关于 mean 不鲁棒的经验验证:

:

  • mean aggregation 可以表述为:

    \[a_v^{(k)} = \sum_{u \in \mathcal{N}_v} w_{uv} h_u^{(k-1)}, w_{uv} = \frac{1}{\sqrt{|\mathcal{N}_u||\mathcal{N}_v|}}. \]

  • 作者提出用一下两种来替代:

    1. Median aggregation:

      \[a_v = \left \{ \begin{array}{ll} (h_{n / 2} + h_{(n / 2 + 1)}) / 2 & n \text{ is even}; \\ h_{(n+1) / 2} & n \text{ is odd}. \end{array} \right. \]

      即取中位数, 这里假设 \([h_u]_{u=1}^n\) 是有序的 (按照数值大小进行排序).

    2. Trimmed mean aggregation:

      \[a_v = \frac{1}{n - 2\lfloor n\alpha \rfloor} \sum_{u=s}^t h_u, s = \lfloor n\alpha \rfloor + 1, t = n - \lfloor n\alpha \rfloor, \]

      即该式只对 \([\alpha, 1 - \alpha]\) 内的取平均.

代码

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