使用spektral训练图神经网络(GNN)生成嵌入

我正在开发一个图神经网络(GNN),用于生成输入图的嵌入,以便在其他应用中使用,如强化学习。

我从spektral库中的一个示例开始,参考了TUDataset分类与GIN,并对其进行了修改,将网络分为两部分。第一部分用于生成嵌入,第二部分用于分类。我的目标是使用带有图标签的数据集(例如TUDataset)通过监督学习来训练这个网络,并在训练完成后将第一部分(嵌入生成)用于其他应用中。

在两个不同的数据集上,我的方法产生了不同的结果。TUDataset在这种新方法下显示出改进的损失和准确性,而另一个本地数据集则显示出损失显著增加。

请问我的生成嵌入的方法是否合适?有无进一步改进的建议?

以下是我用于生成图嵌入的代码:

import numpy as npimport tensorflow as tffrom tensorflow.keras.layers import Dense, Dropoutfrom tensorflow.keras.losses import CategoricalCrossentropyfrom tensorflow.keras.metrics import categorical_accuracyfrom tensorflow.keras.models import Model, Sequentialfrom tensorflow.keras.optimizers import Adamfrom spektral.data import DisjointLoaderfrom spektral.datasets import TUDatasetfrom spektral.layers import GINConv, GlobalAvgPool################################################################################# PARAMETERS################################################################################learning_rate = 1e-3  # Learning ratechannels = 128  # Hidden unitslayers = 3  # GIN layersepochs = 300  # Number of training epochsbatch_size = 32  # Batch size################################################################################# LOAD DATA################################################################################dataset = TUDataset("PROTEINS", clean=True)# ParametersF = dataset.n_node_features  # Dimension of node featuresn_out = dataset.n_labels  # Dimension of the target# Train/test splitidxs = np.random.permutation(len(dataset))split = int(0.9 * len(dataset))idx_tr, idx_te = np.split(idxs, [split])dataset_tr, dataset_te = dataset[idx_tr], dataset[idx_te]loader_tr = DisjointLoader(dataset_tr, batch_size=batch_size, epochs=epochs)loader_te = DisjointLoader(dataset_te, batch_size=batch_size, epochs=1)################################################################################# BUILD MODEL################################################################################class GIN0(Model):    def __init__(self, channels, n_layers):        super().__init__()        self.conv1 = GINConv(channels, epsilon=0, mlp_hidden=[channels, channels])        self.convs = []        for _ in range(1, n_layers):            self.convs.append(                GINConv(channels, epsilon=0, mlp_hidden=[channels, channels])            )        self.pool = GlobalAvgPool()        self.dense1 = Dense(channels, activation="relu")    def call(self, inputs):        x, a, i = inputs        x = self.conv1([x, a])        for conv in self.convs:            x = conv([x, a])        x = self.pool([x, i])        return self.dense1(x)# Build modelmodel = GIN0(channels, layers)model_op = Sequential()model_op.add(Dropout(0.5, input_shape=(channels,)))model_op.add(Dense(n_out, activation="softmax"))opt = Adam(lr=learning_rate)loss_fn = CategoricalCrossentropy()################################################################################# FIT MODEL################################################################################@tf.function(input_signature=loader_tr.tf_signature(), experimental_relax_shapes=True)def train_step(inputs, target):    with tf.GradientTape(persistent=True) as tape:        node2vec = model(inputs, training=True)        predictions = model_op(node2vec, training=True)        loss = loss_fn(target, predictions)        loss += sum(model.losses)    gradients = tape.gradient(loss, model.trainable_variables)    opt.apply_gradients(zip(gradients, model.trainable_variables))    gradients2 = tape.gradient(loss, model_op.trainable_variables)    opt.apply_gradients(zip(gradients2, model_op.trainable_variables))    acc = tf.reduce_mean(categorical_accuracy(target, predictions))    return loss, accprint("Fitting model")current_batch = 0model_lss = model_acc = 0for batch in loader_tr:    lss, acc = train_step(*batch)    model_lss += lss.numpy()    model_acc += acc.numpy()    current_batch += 1    if current_batch == loader_tr.steps_per_epoch:        model_lss /= loader_tr.steps_per_epoch        model_acc /= loader_tr.steps_per_epoch        print("Loss: {}. Acc: {}".format(model_lss, model_acc))        model_lss = model_acc = 0        current_batch = 0################################################################################# EVALUATE MODEL################################################################################def tolist(predictions):    result = []    for item in predictions:        result.append((float(item[0]), float(item[1])))    return resultloss_data = []print("Testing model")model_lss = model_acc = 0for batch in loader_te:    inputs, target = batch    node2vec = model(inputs, training=False)    predictions = model_op(node2vec, training=False)    predictions_list = tolist(predictions)    loss_data.append(zip(target,predictions_list))    model_lss += loss_fn(target, predictions)    model_acc += tf.reduce_mean(categorical_accuracy(target, predictions))model_lss /= loader_te.steps_per_epochmodel_acc /= loader_te.steps_per_epochprint("Done. Test loss: {}. Test acc: {}".format(model_lss, model_acc))for batchi in loss_data:    for item in batchi:        print(list(item),'\n')

回答:

您生成图嵌入的方法是正确的,GIN0模型将根据输入的图返回一个向量。

然而,这段代码看起来有些奇怪:

gradients = tape.gradient(loss, model.trainable_variables)opt.apply_gradients(zip(gradients, model.trainable_variables))gradients2 = tape.gradient(loss, model_op.trainable_variables)opt.apply_gradients(zip(gradients2, model_op.trainable_variables))

您在这里所做的是对model的权重进行了两次更新,而对model_op的权重只更新了一次。

当您在tf.GradientTape的上下文中计算损失时,所有用于计算最终值的计算都会被跟踪。这意味着如果您调用loss = foo(bar(x))然后使用该损失计算训练步骤,foobar的权重都会被更新。

除此之外,我没有看到代码中的其他问题,所以主要取决于您使用的本地数据集。

祝好

Related Posts

使用LSTM在Python中预测未来值

这段代码可以预测指定股票的当前日期之前的值,但不能预测…

如何在gensim的word2vec模型中查找双词组的相似性

我有一个word2vec模型,假设我使用的是googl…

dask_xgboost.predict 可以工作但无法显示 – 数据必须是一维的

我试图使用 XGBoost 创建模型。 看起来我成功地…

ML Tuning – Cross Validation in Spark

我在https://spark.apache.org/…

如何在React JS中使用fetch从REST API获取预测

我正在开发一个应用程序,其中Flask REST AP…

如何分析ML.NET中多类分类预测得分数组?

我在ML.NET中创建了一个多类分类项目。该项目可以对…

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注