Network data are ubiquitous in modern machine learning, with tasks of interest including node classification, node clustering and link prediction. A frequent approach begins by learning an Euclidean embedding of the network, to which algorithms developed for vector-valued data are applied. For large networks, embeddings are learned using stochastic gradient methods where the sub-sampling scheme can be freely chosen. Despite the strong empirical performance of such methods, they are not well understood theoretically. Our work encapsulates representation methods using a subsampling approach, such as node2vec, into a single unifying framework. We prove, under the assumption that the graph is exchangeable, that the distribution of the learned embedding vectors asymptotically decouples. Moreover, we characterize the asymptotic distribution and provided rates of convergence, in terms of the latent parameters, which includes the choice of loss function and the embedding dimension. This provides a theoretical foundation to understand what the embedding vectors represent and how well these methods perform on downstream tasks. Notably, we observe that typically used loss functions may lead to shortcomings, such as a lack of Fisher consistency.


翻译:网络数据在现代机器学习中是无处不在的, 包括节点分类、 节点组合和链接预测等任务。 一种经常的方法是从学习网络的 Euclide 嵌入开始, 使用为矢量估值数据开发的算法。 对于大型网络, 嵌入是使用随机梯度方法学习的, 从而可以自由选择子抽样计划。 尽管这些方法的经验性能很强, 但它们在理论上并不容易理解。 我们的工作包罗代表方法, 使用子抽样方法, 如节点2vec, 形成一个单一的统一框架。 我们证明, 在图可以互换的假设下方, 所学过的嵌入矢量的分布会逐渐脱couples 。 此外, 我们用潜在参数来描述零位分布并提供趋同率, 包括选择损失函数和嵌入维度。 这为理解嵌入矢量代表什么以及这些方法在下游任务上表现如何提供了理论基础。 我们发现, 通常使用的损失函数可能会导致缺陷, 例如缺乏渔业一致性 。

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