Link prediction is one of the central problems in graph mining. However, recent studies highlight the importance of higher-order network analysis, where complex structures called motifs are the first-class citizens. We first show that existing link prediction schemes fail to effectively predict motifs. To alleviate this, we establish a general motif prediction problem and we propose several heuristics that assess the chances for a specified motif to appear. To make the scores realistic, our heuristics consider - among others - correlations between links, i.e., the potential impact of some arriving links on the appearance of other links in a given motif. Finally, for highest accuracy, we develop a graph neural network (GNN) architecture for motif prediction. Our architecture offers vertex features and sampling schemes that capture the rich structural properties of motifs. While our heuristics are fast and do not need any training, GNNs ensure highest accuracy of predicting motifs, both for dense (e.g., k-cliques) and for sparse ones (e.g., k-stars). We consistently outperform the best available competitor by more than 10% on average and up to 32% in area under the curve. Importantly, the advantages of our approach over schemes based on uncorrelated link prediction increase with the increasing motif size and complexity. We also successfully apply our architecture for predicting more arbitrary clusters and communities, illustrating its potential for graph mining beyond motif analysis.


翻译:链接预测是图案采矿的核心问题之一。然而,最近的研究凸显了更高级网络分析的重要性,在高阶网络分析中,被称为“motifs”的复杂结构是一流公民。我们首先显示,现有的连接预测计划无法有效地预测motifs。为了缓解这一点,我们确立了一个总体的motif预测问题,我们提出一些雄心主义分析,评估特定运动的出现机会。为了使分数现实,我们的惯性研究考虑(除其他外)各种联系之间的关联,即某些即将到来的链接对某个运动点中其他联系的外观的潜在影响。最后,为了达到最高准确性,我们开发了一个图形神经网络(GNNN)的模型(GNN)来进行motifs预测。为了缓解这一点,我们的结构提供了一个一般的脊椎特征和抽样计划,可以捕捉到一个运动点的丰富结构特性。虽然我们的神经论速度很快,而且不需要任何培训,但GNNNIS确保了最精确性地预测 motifs,对于密度(例如 k-criques)和稀少社区(例如、K-staria-cregistring up to colate to comlif)和对10 commet)的分析更精确的图比我们现有的平均的模型的模型更接近。我们不断超越了。我们比重的模型比比比。

1
下载
关闭预览

相关内容

网络中的链路预测(Link Prediction)是指如何通过已知的网络节点以及网络结构等信息预测网络中尚未产生连边的两个节点之间产生链接的可能性。这种预测既包含了对未知链接(exist yet unknown links)的预测也包含了对未来链接(future links)的预测。该问题的研究在理论和应用两个方面都具有重要的意义和价值 。
【Cell】神经算法推理,Neural algorithmic reasoning
专知会员服务
27+阅读 · 2021年7月16日
【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
152+阅读 · 2020年5月26日
【阿尔托大学】图神经网络,Graph Neural Networks,附60页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年4月26日
Link prediction | 三篇SEAL相关工作小结
AINLP
46+阅读 · 2020年11月17日
已删除
将门创投
3+阅读 · 2020年8月3日
内涵网络嵌入:Content-rich Network Embedding
我爱读PAMI
4+阅读 · 2019年11月5日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
29+阅读 · 2019年8月13日
Graph Neural Network(GNN)最全资源整理分享
深度学习与NLP
339+阅读 · 2019年7月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Position-aware Graph Neural Networks
Arxiv
15+阅读 · 2019年6月11日
Arxiv
7+阅读 · 2018年8月21日
Arxiv
26+阅读 · 2018年2月27日
Arxiv
9+阅读 · 2018年2月4日
VIP会员
相关VIP内容
【Cell】神经算法推理,Neural algorithmic reasoning
专知会员服务
27+阅读 · 2021年7月16日
【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
152+阅读 · 2020年5月26日
【阿尔托大学】图神经网络,Graph Neural Networks,附60页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年4月26日
相关资讯
Link prediction | 三篇SEAL相关工作小结
AINLP
46+阅读 · 2020年11月17日
已删除
将门创投
3+阅读 · 2020年8月3日
内涵网络嵌入:Content-rich Network Embedding
我爱读PAMI
4+阅读 · 2019年11月5日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
29+阅读 · 2019年8月13日
Graph Neural Network(GNN)最全资源整理分享
深度学习与NLP
339+阅读 · 2019年7月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
相关论文
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Position-aware Graph Neural Networks
Arxiv
15+阅读 · 2019年6月11日
Arxiv
7+阅读 · 2018年8月21日
Arxiv
26+阅读 · 2018年2月27日
Arxiv
9+阅读 · 2018年2月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员