Uncovering rationales behind predictions of graph neural networks (GNNs) has received increasing attention over recent years. Instance-level GNN explanation aims to discover critical input elements, like nodes or edges, that the target GNN relies upon for making predictions. Though various algorithms are proposed, most of them formalize this task by searching the minimal subgraph which can preserve original predictions. However, an inductive bias is deep-rooted in this framework: several subgraphs can result in the same or similar outputs as the original graphs. Consequently, they have the danger of providing spurious explanations and fail to provide consistent explanations. Applying them to explain weakly-performed GNNs would further amplify these issues. To address this problem, we theoretically examine the predictions of GNNs from the causality perspective. Two typical reasons of spurious explanations are identified: confounding effect of latent variables like distribution shift, and causal factors distinct from the original input. Observing that both confounding effects and diverse causal rationales are encoded in internal representations, we propose a simple yet effective countermeasure by aligning embeddings. Concretely, concerning potential shifts in the high-dimensional space, we design a distribution-aware alignment algorithm based on anchors. This new objective is easy to compute and can be incorporated into existing techniques with no or little effort. Theoretical analysis shows that it is in effect optimizing a more faithful explanation objective in design, which further justifies the proposed approach.


翻译:最近几年来,人们越来越关注图形神经网络预测背后的隐蔽理由; 平面GNN的解释旨在发现关键输入要素,如节点或边缘,而GNN的预测则依赖于这些关键输入要素。 尽管提出了各种算法,但大多数算法都通过搜索能够保存原始预测的最小子图将这项任务正规化。然而,在这个框架中,隐含偏差根深蒂固:一些子图可以产生与原始图表相同或类似的产出。因此,它们有提供虚假解释的危险,无法提供一致的解释。运用这些解释来解释薄弱的GNNN的弱点,将进一步扩大这些问题。为解决这一问题,我们理论上从因果关系的角度审查了GNNN的预测。找出了两个典型的推论解释理由:潜在变量的影响,如分配变化,以及不同于原始投入的因果关系因素。观察,在内部陈述中,对各种因果关系的解释都有相互纠结的效果和不同的原因。 因此,我们建议一种简单有效的反制措施,通过将目标、不完善的GNNNNNN进一步加以解释来解释; 为了解决这个问题,我们从理论上从因果关系的角度来审视GNNNNNNNP的预测,在设计上进行更容易的调整。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ICDM 2022教程】图挖掘中的公平性:度量、算法和应用
专知会员服务
26+阅读 · 2022年12月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年2月23日
Arxiv
0+阅读 · 2023年2月21日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
12+阅读 · 2021年10月22日
Arxiv
13+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年2月23日
Arxiv
0+阅读 · 2023年2月21日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
12+阅读 · 2021年10月22日
Arxiv
13+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员