研究人員提出了一種名為分層多視圖HAAR(HMH)的新型圖神經網絡框架,專門用於處理異配圖分類中的挑戰。異配圖常見於社交網絡和分子相互作用等實際應用中,其相鄰節點往往具有不同的標籤,使得傳統圖神經網絡難以有效學習。現有頻譜圖神經網絡方法在處理異配圖時,通常存在中心節點主導的聚合和過平滑問題,這些方法使用次優的多項式濾波器,引入近似誤差並混合遠距離信號,導致模型性能下降。
HMH框架通過以下方式解決了這些問題:首先,一個異配感知編碼器學習特徵和結構感知的符號親和度,能夠同時捕捉節點特徵和拓撲結構中的異配模式。基於這些嵌入,HMH構建了一個軟圖層次結構,將圖逐步粗化為多尺度表示。在每個層次上,HMH構造一個稀疏、正交且局部感知的Haar小波基,以便在頻域應用可學習的頻譜濾波器,從而避免傳統多項式濾波器的近似誤差。最後,跳躍連接反池化層將所有層次的輸出組合回原始圖,有效防止中心節點主導和長距離信號瓶頸(過壓縮)。這種設計使得模型能夠同時捕獲局部和全局信息,同時保持計算效率。
實驗結果表明,HMH在節點分類任務上比現有最優頻譜方法提高了最多3%,在圖分類數據集上提高了7個百分點,同時保持了近線性可擴展性。研究人員在多個基準數據集上進行了評估,包括異配性和同配性圖,驗證了HMH的魯棒性和泛化能力。該工作為異配圖學習提供了一種高效且魯棒的解決方案,有望推動相關領域的進一步研究,例如社交網絡分析和藥物發現中的分子性質預測。