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【導讀】作為世界數據挖掘領域的最高級別的學術會議，ACM SIGKDD（國際數據挖掘與知識發現大會，簡稱 KDD）每年都會吸引全球領域眾多專業人士參與。今年的 KDD大會計劃將于 2020 年 8 月 23 日 ~27 日在美國美國加利福尼亞州圣地亞哥舉行。上周，KDD 2020官方發布接收論文，共有1279篇論文提交到Research Track，共216篇被接收，接收率16.8%。近期KDD官網公布了接受論文列表，為此，上個月專知小編為大家整理了圖神經網絡相關的論文，這期小編繼續為大家奉上KDD 2020必讀的五篇圖神經網絡（GNN）相關論文-Part 2——多層次GCN、無監督預訓練GCN、圖Hash、GCN主題模型、采樣

KDD 2020 Accepted Paper: //www.kdd.org/kdd2020/accepted-papers

KDD2020GNN_Part1、CVPR2020SGNN、CVPR2020GNN_Part2、CVPR2020GNN_Part1、WWW2020GNN_Part1、AAAI2020GNN、ACMMM2019GNN、CIKM2019GNN、ICLR2020GNN、EMNLP2019GNN、ICCV2019GNN_Part2、ICCV2019GNN_Part1、NIPS2019GNN、IJCAI2019GNN_Part1、IJCAI2019GNN_Part2、KDD2019GNN、

1. Multi-level Graph Convolutional Networks for Cross-platform Anchor Link Prediction

作者：Hongxu Chen, Hongzhi Yin, Xiangguo Sun, Tong Chen, Bogdan Gabrys, Katarzyna Musial

摘要：跨平臺的賬號匹配在社交網絡分析中發揮著重要作用，并且有利于廣泛的應用。然而，現有的方法要么嚴重依賴于高質量的用戶生成內容(包括用戶興趣模型)，要么只關注網絡拓撲結構，存在數據不足的問題，這使得研究這個方向變得很困難。為了解決這一問題，我們提出了一種新的框架，該框架統一考慮了局部網絡結構和超圖結構上的多級圖卷積。該方法克服了現有工作中數據不足的問題，并且不一定依賴于用戶的人口統計信息。此外，為了使所提出的方法能夠處理大規模社交網絡，我們提出了一種兩階段的空間協調機制，在基于網絡分區的并行訓練和跨不同社交網絡的帳戶匹配中對齊嵌入空間。我們在兩個大規模的真實社交網絡上進行了廣泛的實驗。實驗結果表明，該方法的性能比現有的模型有較大幅度的提高。

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2. GCC: Graph Contrastive Coding for Graph Neural Network Pre-Training

作者：Jiezhong Qiu, Qibin Chen, Yuxiao Dong, Jing Zhang, Hongxia Yang, Ming Ding, Kuansan Wang, Jie Tang

摘要：圖表示學習已經成為解決現實問題的一種強有力的技術。包括節點分類、相似性搜索、圖分類和鏈接預測在內的各種下游圖學習任務都受益于它的最新發展。然而，關于圖表示學習的現有技術集中于領域特定的問題，并為每個圖訓練專用模型，這通常不可轉移到領域之外的數據。受自然語言處理和計算機視覺在預訓練方面的最新進展的啟發，我們設計了圖對比編碼(Graph Contrastive Coding，GCC)一個無監督的圖表示學習框架來捕捉跨多個網絡的通用網絡拓撲屬性。我們將GCC的預訓練任務設計為網絡內部和網絡之間的子圖級別的實例判斷，并利用對比學習來增強模型學習內在的和可遷移的結構表征能力。我們在三個圖學習任務和十個圖數據集上進行了廣泛的實驗。結果表明，GCC在一組不同的數據集上進行預訓練，可以獲得與從頭開始的特定任務訓練的方法相媲美或更好的性能。這表明，預訓練和微調范式對圖表示學習具有巨大的潛力。

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3. GHashing: Semantic Graph Hashing for Approximate Similarity Search in Graph Databases

作者：Zongyue Qin, Yunsheng Bai, Yizhou Sun

摘要：圖相似搜索的目的是根據給定的鄰近度，即圖編輯距離(GED)，在圖形數據庫中找到與查詢最相似的圖。這是一個被廣泛研究但仍具有挑戰性的問題。大多數研究都是基于剪枝驗證框架，該框架首先對非看好的圖進行剪枝，然后在較小的候選集上進行驗證。現有的方法能夠管理具有數千或數萬個圖的數據庫，但由于其精確的剪枝策略，無法擴展到更大的數據庫。受到最近基于深度學習的語義哈希（semantic hashing）在圖像和文檔檢索中的成功應用的啟發，我們提出了一種新的基于圖神經網絡(GNN)的語義哈希，即GHash，用于近似剪枝。我們首先用真實的GED結果訓練GNN，以便它學習生成嵌入和哈希碼，以保持圖之間的GED。然后建立哈希索引以實現恒定時間內的圖查找。在回答一個查詢時，我們使用哈希碼和連續嵌入作為兩級剪枝來檢索最有希望的候選對象，并將這些候選對象發送到精確的求解器進行最終驗證。由于我們的圖哈希技術利用了近似剪枝策略，與現有方法相比，我們的方法在保持高召回率的同時，實現了顯著更快的查詢時間。實驗表明，該方法的平均速度是目前唯一適用于百萬級數據庫的基線算法的20倍，這表明GHash算法成功地為解決大規模圖形數據庫的圖搜索問題提供了新的方向。

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4. Graph Structural-topic Neural Network

作者：Qingqing Long, Yilun Jin, Guojie Song, Yi Li, Wei Lin

摘要：圖卷積網絡(GCNS)通過有效地收集節點的局部特征，取得了巨大的成功。然而，GCNS通常更多地關注節點特征，而較少關注鄰域內的圖結構，特別是高階結構模式。然而，這種局部結構模式被顯示為許多領域中的節點屬性。此外，由于網絡很復雜，每個節點的鄰域由各種節點和結構模式的混合組成，不只是單個模式，所有這些模式上的分布都很重要。相應地，在本文中，我們提出了圖結構主題神經網絡，簡稱GraphSTONE，這是一種利用圖的主題模型的GCN模型，使得結構主題廣泛地從概率的角度捕捉指示性的圖結構，而不僅僅是幾個結構。具體地說，我們使用 anonymous walks和Graph Anchor LDA(一種LDA的變體，首先選擇重要的結構模式)在圖上建立主題模型，以降低復雜性并高效地生成結構主題。此外，我們設計了多視圖GCNS來統一節點特征和結構主題特征，并利用結構主題來指導聚合。我們通過定量和定性實驗對我們的模型進行了評估，我們的模型表現出良好的性能、高效率和清晰的可解釋性。

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5. Minimal Variance Sampling with Provable Guarantees for Fast Training of Graph Neural Networks

作者：Weilin Cong, Rana Forsati, Mahmut Kandemir, Mehrdad Mahdavi

摘要：抽樣方法(如節點抽樣、分層抽樣或子圖抽樣)已成為加速大規模圖神經網絡(GNNs)訓練不可缺少的策略。然而，現有的抽樣方法大多基于圖的結構信息，忽略了最優化的動態性，導致隨機梯度估計的方差較大。高方差問題在非常大的圖中可能非常明顯，它會導致收斂速度慢和泛化能力差。本文從理論上分析了抽樣方法的方差，指出由于經驗風險的復合結構，任何抽樣方法的方差都可以分解為前向階段的嵌入近似方差和后向階段的隨機梯度方差，這兩種方差都必須減小，才能獲得較快的收斂速度。我們提出了一種解耦的方差減小策略，利用(近似)梯度信息自適應地對方差最小的節點進行采樣，并顯式地減小了嵌入近似引入的方差。理論和實驗表明，與現有方法相比，該方法即使在小批量情況下也具有更快的收斂速度和更好的泛化能力。

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【導讀】作為CCF推薦的A類國際學術會議，International ACM SIGIR Conference on Research and Development in Information Retrieval（國際計算機學會信息檢索大會，簡稱 SIGIR）在信息檢索領域享有很高的學術聲譽，每年都會吸引全球眾多專業人士參與。今年的 SIGIR 2020計劃將于 2020年7月25日~30日在中國西安舉行。本次大會共有555篇長文投稿，僅有147篇長文被錄用，錄用率約26%。專知小編提前為大家整理了六篇SIGIR 2020 基于圖神經網絡的推薦（GNN+RS）相關論文，這六篇論文分別出自中科大何向南老師和和昆士蘭大學陰紅志老師團隊，供大家參考——捆綁推薦、Disentangled GCF、服裝推薦、多行為推薦、全局屬性GNN

CVPR2020SGNN、CVPR2020GNN_Part2、CVPR2020GNN_Part1、WWW2020GNN_Part1、AAAI2020GNN、ACMMM2019GNN、CIKM2019GNN、ICLR2020GNN、EMNLP2019GNN、ICCV2019GNN_Part2、ICCV2019GNN_Part1、NIPS2019GNN、IJCAI2019GNN_Part1、IJCAI2019GNN_Part2、KDD2019GNN、ACL2019GNN、CVPR2019GNN

1. Bundle Recommendation with Graph Convolutional Networks

作者：Jianxin Chang, Chen Gao, Xiangnan He, Yong Li, Depeng Jin

摘要：捆綁推薦（Bundle recommendation ）旨在推薦一組商品供用戶整體消費。現有的解決方案通過共享模型參數或多任務學習的方式將用戶項目交互建模集成到捆綁推薦中，然而，這些方法不能顯式建模項目與捆綁包（bundles）之間的隸屬關系，不能探索用戶選擇捆綁包時的決策。在這項工作中，我們提出了一個用于捆綁推薦的圖神經網絡模型BGCN(Bundle Graph Convolutional Network)。BGCN將用戶-項目交互、用戶-捆綁包交互和捆綁包-項目從屬關系統一到一個異構圖中。以項目節點為橋梁，在用戶節點和捆綁包節點之間進行圖卷積傳播，使學習到的表示能夠捕捉到項目級的語義。通過基于hard-negative采樣器的訓練，可以進一步區分用戶對相似捆綁包的細粒度偏好。在兩個真實數據集上的實驗結果表明，BGCN的性能有很高的提升，其性能比最新的基線高出10.77%到23.18%。

網址： //arxiv.org/abs/2005.03475

2. Disentangled Graph Collaborative Filtering

作者：Xiang Wang, Hongye Jin, An Zhang, Xiangnan He, Tong Xu, Tat-Seng Chua

摘要：從交互數據中學習用戶和項目的信息表示對于協同過濾(CF)至關重要。當前的嵌入函數利用用戶-項目關系來豐富表示，從單個用戶-項目實例演變為整體交互圖。然而，這些方法在很大程度上以統一的方式對關系進行建模，而忽略了用戶采用這些項目的意圖的多樣性，這可能是為了打發時間，為了興趣，或者為其他人(如家庭)購物。這種統一的對用戶興趣建模的方法很容易導致次優表示，不能對不同的關系建模并在表示中分清用戶意圖。在這項工作中，我們特別關注用戶意圖細粒度上的用戶-項目關系。因此，我們設計了一種新的模型- Disentangled圖協同過濾(Disentangled Graph Collaborative Filtering ,DGCF)，來理清這些因素并產生disentangled的表示。具體地說，通過在每個用戶-項目交互意圖上的分布建模，我們迭代地細化意圖感知的交互圖和表示。同時，我們鼓勵不同的意圖獨立。這將生成disentangled的表示，有效地提取與每個意圖相關的信息。我們在三個基準數據集上進行了廣泛的實驗，DGCF與NGCF、DisenGCN和MacridV AE這幾個最先進的模型相比取得了顯著的改進。進一步的分析揭示了DGCF在分解用戶意圖和表示的可解釋性方面的優勢。

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3. GCN-Based User Representation Learning for Unifying Robust Recommendation and Fraudster Detection

作者：Shijie Zhang, Hongzhi Yin, Tong Chen, Quoc Viet Nguyen Hung, Zi Huang, Lizhen Cui

摘要：近年來，推薦系統已經成為所有電子商務平臺中不可缺少的功能。推薦系統的審查評級數據通常來自開放平臺，這可能會吸引一群惡意用戶故意插入虛假反饋，試圖使推薦系統偏向于他們。此類攻擊的存在可能會違反高質量數據始終可用的建模假設，而這些數據確實會影響用戶的興趣和偏好。因此，構建一個即使在攻擊下也能產生穩定推薦的健壯推薦系統具有重要的現實意義。本文提出了一種基于GCN的用戶表示學習框架GraphRf，該框架能夠統一地進行穩健的推薦和欺詐者檢測。在其端到端學習過程中，用戶在欺詐者檢測模塊中被識別為欺詐者的概率自動確定該用戶的評級數據在推薦模塊中的貢獻；而在推薦模塊中輸出的預測誤差作為欺詐者檢測模塊中的重要特征。因此，這兩個組成部分可以相互促進。經過大量的實驗，實驗結果表明我們的GraphRf在魯棒評級預測和欺詐者檢測這兩個任務中具有優勢。此外，所提出的GraphRf被驗證為對現有推薦系統上的各種攻擊具有更強的魯棒性。

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4. Hierarchical Fashion Graph Network for Personalized Outfit Recommendation

作者：Xingchen Li, Xiang Wang, Xiangnan He, Long Chen, Jun Xiao, Tat-Seng Chua

摘要：服裝推薦越來越受到網購服務商和時尚界的關注。與向用戶推薦單個單品(例如，朋友或圖片)的其他場景(例如，社交網絡或內容共享)不同，服裝推薦預測用戶對一組匹配良好的時尚單品的偏好。因此，進行高質量的個性化服裝推薦應滿足兩個要求：1)時尚單品的良好兼容性；2)與用戶偏好的一致性。然而，目前的研究主要集中在其中一個需求上，只考慮了用戶-全套服裝（outfit）或全套服裝-項目的關系，從而容易導致次優表示，限制了性能。在這項工作中，我們統一了兩個任務，服裝兼容性建模和個性化服裝推薦。為此，我們開發了一個新的框架，層次時尚圖網絡(HFGN)，用于同時建模用戶、商品和成套服裝之間的關系。特別地，我們構建了一個基于用戶-全套服裝交互和全套服裝-項目映射的層次結構。然后，我們從最近的圖神經網絡中得到啟發，在這種層次圖上使用嵌入傳播，從而將項目信息聚合到一個服裝表示中，然后通過他/她的歷史服裝來提煉用戶的表示。此外，我們還對這兩個任務進行了聯合訓練，以優化這些表示。為了證明HFGN的有效性，我們在一個基準數據集上進行了廣泛的實驗，HFGN在NGNN和FHN等最先進的兼容性匹配模型基礎上取得了顯著的改進。

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5. Multi-behavior Recommendation with Graph Convolutional Networks

作者：Bowen Jin, Chen Gao, Xiangnan He, Depeng Jin, Yong Li

摘要：傳統的推薦模型通常只使用一種類型的用戶-項目交互，面臨著嚴重的數據稀疏或冷啟動問題。利用多種類型的用戶-項目交互(例如：點擊和收藏)的多行為推薦可以作為一種有效的解決方案。早期的多行為推薦研究未能捕捉到行為對目標行為的不同程度的影響。它們也忽略了多行為數據中隱含的行為語義。這兩個限制都使得數據不能被充分利用來提高對目標行為的推薦性能。在這項工作中，我們創新性地構造了一個統一的圖來表示多行為數據，并提出了一種新的模型--多行為圖卷積網絡(Multi-Behavior Graph Convolutional Network，MBGCN)。MBGCN通過用戶-項目傳播層學習行為強度，通過項目-項目傳播層捕獲行為語義，較好地解決了現有工作的局限性。在兩個真實數據集上的實驗結果驗證了該模型在挖掘多行為數據方面的有效性。我們的模型在兩個數據集上的性能分別比最優基線高25.02%和6.51%。對冷啟動用戶的進一步研究證實了該模型的實用性。

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6. GAG: Global Atributed Graph Neural Network for Streaming Session-based Recommendation

作者：Ruihong Qiu, Hongzhi Yin, Zi Huang, Tong Chen

摘要：基于流會話的推薦(Streaming session-based recommendation，SSR)是一項具有挑戰性的任務，它要求推薦器系統在流媒體場景（streaming scenario）中進行基于會話的推薦(SR)。在電子商務和社交媒體的現實應用中，在一定時間內產生的一系列用戶-項目交互被分組為一個會話，這些會話以流的形式連續到達。最近的SR研究大多集中在靜態集合上，即首先獲取訓練數據，然后使用該集合來訓練基于會話的推薦器模型。他們需要對整個數據集進行幾個epoch的訓練，這在流式設置下是不可行的。此外，由于對用戶信息的忽視或簡單使用，它們很難很好地捕捉到用戶的長期興趣。雖然最近已經提出了一些流推薦策略，但它們是針對個人交互流而不是會話流而設計的。本文提出了一種求解SSR問題的帶有Wasserstein 庫的全局屬性圖(GAG)神經網絡模型。一方面，當新的會話到達時，基于當前會話及其關聯用戶構造具有全局屬性的會話圖。因此，GAG可以同時考慮全局屬性和當前會話，以了解會話和用戶的更全面的表示，從而在推薦中產生更好的性能。另一方面，為了適應流會話場景，提出了Wasserstein庫來幫助保存歷史數據的代表性草圖。在兩個真實數據集上進行了擴展實驗，驗證了GAG模型與最新方法相比的優越性。

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題目： Composition-Based Multi-Relational Graph Convolutional Networks

摘要： 圖卷積網絡(GCNs)最近被證明在對圖結構數據建模方面是非常成功的。然而，主要的重點是處理簡單的無向圖。多關系圖是一種更為普遍和流行的圖，其中每條邊都有一個與之相關的標簽和方向。現有的大多數處理此類圖的方法都存在參數過多的問題，并且僅限于學習節點的表示形式。在本文中，我們提出了一種新的圖卷積框架COMP-GCN，它將節點和關系共同嵌入到一個關系圖中。COMP-GCN利用知識圖譜嵌入技術中的各種實體關系組合操作，并根據關系的數量進行擴展。它還概括了幾種現有的多關系GCN方法。我們評估了我們提出的方法在多個任務，如節點分類，鏈接預測，和圖分類，并取得了明顯的結果。

題目

上下文感知推薦系統的圖卷積機：Graph Convolution Machine for Context-aware Recommender System

關鍵字

圖卷積，編碼器與解碼器，上下文感知，深度學習，推薦系統

簡介

推薦的最新進展表明，可以通過在用戶項目交互圖上執行圖卷積來學習更好的用戶和項目表示形式。但是，這種發現主要限于協作過濾（CF）場景，在該場景中無法使用交互上下文。在這項工作中，我們將圖卷積的優勢擴展到了上下文感知推薦系統（CARS，代表了可以處理各種輔助信息的通用類型的模型）。我們提出了圖卷積機（GCM），它是一個由以下組成的端到端框架：三個組件：編碼器，圖卷積（GC）層和解碼器。編碼器將用戶，項目和上下文投影到嵌入向量中，然后將其傳遞到GC層，以利用上下文感知的圖卷積在用戶項圖中對用戶和項目嵌入進行細化。解碼器通過考慮用戶，項目和上下文嵌入之間的交互，提取經過精煉的嵌入以輸出預測分數。我們對Yelp的三個真實數據集進行了實驗，驗證了GCM的有效性以及對CARS執行圖形卷積的好處。

作者

Jiancan Wu,Xiangnan He,Xiang Wang,Qifan Wang,Weijian Chen,JianxunLian,Xing Xie,Yongdong Zhang來自中國科學技術大學

論文題目： Graph Convolutional Networks with Motif-based Attention

論文摘要：

深度卷積神經網絡在計算機視覺和語音識別領域的成功，使得研究人員開始研究該體系結構對圖結構數據的泛化。最近提出的一種稱為圖卷積網絡的方法能夠在節點分類方面取得最新的成果。然而，由于所提出的方法依賴于spectral圖卷積的局部一階近似，因此無法捕獲圖中節點間的高階相互作用。在這項工作中，我們提出了一個motif-based的圖注意力模型，稱為Motif Convolutional Networks，它通過使用加權多跳motif鄰接矩陣來捕獲高階鄰域，從而泛華了過去的方法。一個新的注意力機制被用來允許每個單獨的節點選擇最相關的鄰居來應用它的過濾器。我們在不同領域(社會網絡和生物信息學)的圖上評估了我們的方法，結果表明它能夠在半監督節點分類任務上勝過一組有競爭力的基準方法。其他結果證明了attention的有用性，表明不同的節點對不同的高階鄰域進行了優先排序。

論文作者：

John Boaz Lee于2015-1019年在伍斯特理工學院計算機科學系的攻讀博士學位。研究領域包括深度學習、數據挖掘、信息與社會網絡分析、強化學習等。2020年1月，將加入Facebook研究的核心數據科學團隊作為研究科學家。

Ryan A. Rossi目前在Adobe Research工作。研究領域是機器學習，從社會和物理現象跨越理論、算法和大型復雜關系(網絡/圖)數據的應用。在普渡大學獲得了計算機科學的博士和碩士學位。Ryan A. Rossi的論文主要研究關系機器學習和動態網絡數據的挖掘，并且獲得了國家科學基金研究生獎學金(NSF GRFP)、國防科學與工程研究生獎學金(NDSEG)、普渡大學弗雷德里克·n·安德魯斯獎學金以及比爾斯蘭博士學位論文獎學金。還是網絡存儲庫項目的聯合創始人，該項目是第一個具有交互式可視圖形分析功能的數據存儲庫，可以幫助研究人員通過web實時查找、探索和理解圖形數據。

孔祥南的研究興趣集中在數據挖掘和機器學習上，重點在于解決生物醫學和社會應用中的數據科學問題。孔博士對設計算法以解決各種研究領域中的數據多樣性問題特別感興趣，這些領域包括生物醫學研究，社會計算，神經科學和商業智能。他一直致力于神經科學，生物醫學信息學和社交網絡領域的圖形數據挖掘，并且在數據挖掘的頂級會議和期刊上發表了論文，包括KDD，ICDM，SDM，WWW，WSDM，CIKM，TKDE。