自注意力超图池化网络
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作者简介:

赵英伏(1997-),女,硕士,主要研究领域为图神经网络,知识图谱;秦宏超(1992-),男,博士,主要研究领域为图数据库,时序图挖掘,知识图谱挖掘;金福生(1977-),男,博士,副教授,CCF高级会员,主要研究领域为大数据,区块链,人工智能;崔鹏(2000-),男,学士,主要研究领域为自然语言处理,图神经网络.李荣华(1985-),男,博士,教授,博士生导师,CCF专业会员,主要研究领域为大规模图数据管理与挖掘,社交网络分析与挖掘;王国仁(1966-),男,博士,教授,博士生导师,CCF杰出会员,主要研究领域为数据管理,大数据计算,知识图谱,区块链,生物信息学.

通讯作者:

金福生,E-mail:jfs21cn@bit.edu.cn

中图分类号:

基金项目:

国家重点研发计划(2020AAA0108503);国家自然科学基金(62272045)


Self-attention Hypergraph Pooling Network
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    摘要:

    近年来,将卷积神经网络推广到图数据上的图卷积神经网络引起了广泛关注,主要包括重新定义图的卷积和池化操作.由于图数据只能表达二元关系的局限性,使其在实际应用中表现欠佳.相比之下,超图能够捕获数据的高阶相关性,利用其灵活的超边易于处理复杂的数据表示.然而,现有的超图卷积神经网络还不够成熟,目前尚无有效的超图池化操作.因此,提出了带有自注意机制的超图池化网络,使用超图结构建模,通过引入自注意力的超图卷积操作学习带有高阶数据信息的节点隐藏层特征,再经过超图池化操作选择并保留在结构和内容上的重要节点,进而得到更准确的超图表示.在文本分类、菜肴分类和蛋白质分类任务上的实验结果表明:与目前多种主流方法相比,该方法均取得了更好的效果.

    Abstract:

    Recently, graph-based convolutional neural networks (GCNs) have attracted much attention by generalizing convolutional neural networks to graph data, which includes redefining the convolution and the pooling operations on graphs. Due to the limitation that graph data can only focus on dyadic relations, it cannot perform well in real practice. In contrast, a hypergraph can capture high-order data interaction and is easy to deal with complex data representation using its flexible hyperedges. Nevertheless, the existing methods for hypergraph convolutional networks are still not mature, currently there is no effective operation for hypergraph pooling. Therefore, a hypergraph pooling network with self-attention mechanism is proposed. Using hypergraph structure for data modeling, this model can learn hidden node features with high-order data information through hyper-convolution operation which introduces self-attention mechanism, select important nodes both on structure and content through hyper-pooling operation, and then obtain more accurate hypergraph representation. Experiments on text classification, dish classification, and protein classification tasks show that the proposed method outperforms recent state-of-the art methods.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

赵英伏,金福生,李荣华,秦宏超,崔鹏,王国仁.自注意力超图池化网络.软件学报,2023,34(10):4463-4476

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  • 收稿日期:2022-06-28
  • 最后修改日期:2022-08-18
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  • 在线发布日期: 2023-01-13
  • 出版日期: 2023-10-06
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