京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
图谱神经网络(GNNs)近年来一直是一个快速发展的领域。根据2021年的《人工智能状况》报告,GNNs已经 "从小众领域发展为人工智能研究的最热门领域之一"。
本文是《用PyTorch和Scikit-Learn进行机器学习》一书的节选,该书是广受好评的畅销Python机器学习系列的新书,经过全面更新和扩展,涵盖了PyTorch、变换器、图神经网络和最佳实践。
在本节中,我们将看到为什么我们要在图上使用卷积,并讨论我们希望这些卷积具有什么属性。
在图像的背景下,我们可以把卷积看作是在图像上滑动卷积滤波器的过程,在每一步,滤波器和接受域(它目前在图像上的部分)之间的加权和被计算出来。滤波器可以被看作是一个特定特征的检测器。由于一些原因,这种特征检测的方法非常适合于图像,例如,我们可以在图像数据上设置以下先验条件。
1. 移位不变性。我们仍然可以识别图像中的一个特征,无论它位于何处(例如,经过翻译)。一只猫无论在图像的左上角、右下角还是其他地方,都能被识别为猫。
2. 2.位置性。附近的像素是密切相关的。
3. 3. 层次性。图像中较大的部分通常可以被分解成相关的较小部分的组合。一只猫有头和腿;头有眼睛和鼻子;眼睛有瞳孔和虹膜。
卷积适合处理图像的另一个原因是,可训练参数的数量并不取决于输入的维度。你可以在256×256或9×9的图像上训练一系列的3×3卷积过滤器。(然而,如果同一幅图像以不同的分辨率呈现,其感受野以及因此而提取的特征将有所不同)。而对于更高分辨率的图像,我们可能要选择更大的核或增加额外的层来有效地提取有用的特征)。
和图像一样,图形也有天然的先验,这就证明了卷积方法的合理性。这两种数据,图像和图形,都有共同的位置性先验。然而,我们如何定义定位是不同的。在图像中,先验是在二维空间中的位置性,而在图形中,它是结构位置性。直观地说,这意味着相距一条边的节点比相距五条边的节点更有可能是相关的。例如,在一个引用图中,一个直接被引用的出版物,也就是一个边的距离,比一个有多个分离度的出版物更可能有相似的主题。
图数据的一个严格的先验是包络不变性,这意味着节点的排序不会影响输出。这在图1中得到了说明,改变图的节点排序不会改变图的结构:
图1:代表同一图形的不同邻接矩阵
由于同一图形可以由多个邻接矩阵表示,如图1所示,因此,任何图形卷积都需要具有包络不变性。
卷积方法对于图形来说也是可取的,因为它可以用一个固定的参数集对不同大小的图形发挥作用。可以说,这一特性对图来说比图像更重要。例如,有许多图像数据集具有固定的分辨率,在那里可以使用全连接方法(例如,使用多层感知器)。相比之下,大多数图形数据集包含不同大小的图形。通过Sebastian Raschka、Yuxi (Hayden) Liu和Vahid Mirjalili的《PyTorch和Scikit-Learn的机器学习》了解更多。
CDA学员免费下载查看报告全文:2026全球数智化人才指数报告【CDA数据科学研究院】.pdf
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据驱动运营的时代,指标是连接业务目标与实际行动的核心桥梁,是企业解读业务现状、发现问题、预判趋势的“量化标尺”。一套 ...
2026-05-08在存量竞争日趋激烈的商业时代,“以客户为中心”早已从口号落地为企业运营的核心逻辑。而客户画像作为打通“了解客户”与“服务 ...
2026-05-08 很多数据分析师每天与Excel打交道,但当被问到“什么是表格结构数据”“它和表结构数据有什么区别”“表格结构数据有哪些核 ...
2026-05-08在数据分析、计量研究等场景中,回归分析是探究变量间量化关系的核心方法,无论是简单的一元线性回归,还是复杂的多元线性回归、 ...
2026-05-07在数据分析、计量研究等场景中,回归分析是探究变量间量化关系的核心方法,无论是简单的一元线性回归,还是复杂的多元线性回归、 ...
2026-05-07 很多数据分析师画过趋势图、做过业绩预测,但当被问到“这个月销售额增长20%,到底是长期趋势自然增长,还是促销活动的短期 ...
2026-05-07在数字化时代,商业竞争的核心已从“经验驱动”转向“数据驱动”,越来越多的企业意识到,商业分析不是简单的数据统计与报表呈现 ...
2026-05-06在Excel数据透视表的实操中,“引用”是连接透视表与公式、辅助数据的核心操作,而相对引用作为最基础、最常用的引用方式,其设 ...
2026-05-06 很多数据分析师做过按月份的销售额趋势图,画过按天的流量折线图,但当被问到“时间序列和普通数据有什么本质区别”“季节性 ...
2026-05-06在Excel数据分析中,数据透视表是汇总、整理海量数据的高效工具,而公式则是实现数据二次计算、逻辑判断的核心功能。实际操作中 ...
2026-04-30Excel透视图是数据分析中不可或缺的工具,它能将透视表中的数据快速可视化,帮助我们直观捕捉数据规律、呈现分析结果。但在实际 ...
2026-04-30 很多数据分析师能熟练地计算指标、搭建标签体系,但当被问到“画像到底在解决什么问题”“画像和标签是什么关系”“画像如何 ...
2026-04-30在中介效应分析中,人口统计学变量(如年龄、性别、学历、收入、职业等)是常见的控制变量或调节变量,其处理方式直接影响分析结 ...
2026-04-29在SQL数据库实操中,日期数据的存储与显示是高频需求,而“数字日期”(如20240520、20241231、45321)是很多开发者、数据分析师 ...
2026-04-29 很多分析师在设计标签时思路清晰,但真到落地环节却面临“数据在手,不知如何转化为可用标签”的困境:或因加工方式选择不当 ...
2026-04-29在手游行业竞争日趋白热化的当下,“流量为王”早已升级为“留存为王”,而付费用户留存率更是衡量一款手游盈利能力、运营质量的 ...
2026-04-28在日常MySQL数据库运维与开发中,经常会遇到“同一台服务器上,两个不同数据库(以下简称“源库”“目标库”)的表数据需要保持 ...
2026-04-28 很多分析师每天和数据打交道,但当被问到“标签是什么”“标签和指标有什么区别”“标签体系如何设计”时,却常常答不上来。 ...
2026-04-28箱线图(Box Plot)作为一种经典的数据可视化工具,广泛应用于统计学、数据分析、科研实证等领域,核心价值在于直观呈现数据的集 ...
2026-04-27实证分析是社会科学、自然科学、经济管理等领域开展研究的核心范式,其核心逻辑是通过对多维度数据的收集、分析与解读,揭示变量 ...
2026-04-27