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BernNet:通过伯恩斯坦逼近学习任意图谱滤波器

Mingguo He; Zhewei Wei; Zengfeng Huang; Hongteng Xu

摘要

许多具有代表性的图神经网络,例如GPR-GNN和ChebNet,通过图谱滤波器来近似图卷积。然而,现有的研究要么使用预定义的滤波器权重,要么在没有必要约束的情况下学习这些权重,这可能导致滤波器过于简化或不适定。为了解决这些问题,我们提出了BernNet,这是一种具有理论支持的新型图神经网络,提供了一种简单而有效的方案来设计和学习任意图谱滤波器。具体而言,对于任何基于图的归一化拉普拉斯谱的滤波器,我们的BernNet通过K阶伯恩斯坦多项式近似来估计它,并通过设置伯恩斯坦基底的系数来设计其谱特性。此外,我们可以根据观察到的图及其相关信号来学习这些系数(以及相应的滤波器权重),从而实现针对数据专门化的BernNet。实验结果表明,BernNet可以学习任意谱滤波器,包括复杂的带阻和梳状滤波器,并在实际的图建模任务中表现出优越的性能。代码可在https://github.com/ivam-he/BernNet 获取。


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