GraphConvolutionalNetwork
Issue Date: 2021-07-08 GRAPH-BASED KNOWLEDGE TRACING: MODELING STUDENT PROFICIENCY USING GRAPH NEURAL NETWORK, Nakagawa+, Tokyo University, WI'19 Comment
graph neural networkでKnoelwdge Tracingした論文。各conceptのproficiencyの可視化までしっかりやってそう。
#NeuralNetwork #MachineLearning #GraphBased #Pocket #ESWC
Issue Date: 2019-05-31 [Paper Note] Modeling Relational Data with Graph Convolutional Networks, Michael Schlichtkrull+, N_A, ESWC'18 GPT Summary- 知識グラフは不完全な情報を含んでいるため、関係グラフ畳み込みネットワーク（R-GCNs）を使用して知識ベース補完タスクを行う。R-GCNsは、高度な多関係データに対処するために開発されたニューラルネットワークであり、エンティティ分類とリンク予測の両方で効果的であることを示している。さらに、エンコーダーモデルを使用してリンク予測の改善を行い、大幅な性能向上が見られた。 #RecommenderSystems #NeuralNetwork #GraphBased #Pocket #SIGKDD
Issue Date: 2019-05-31 [Paper Note] Graph Convolutional Neural Networks for Web-Scale Recommender Systems, Rex Ying+, KDD'18 GPT Summary- Pinterestで開発した大規模な深層レコメンデーションエンジンPinSageは、効率的なランダムウォークとグラフ畳み込みを組み合わせて、数十億のアイテムとユーザーを持つウェブスケールのタスクに対応。新しいトレーニング戦略とMapReduceモデル推論アルゴリズムを用いて、75億の例をトレーニングし、高品質なレコメンデーションを生成。これは深層グラフ埋め込みの最大の応用であり、次世代のウェブスケールレコメンダーシステムの発展に寄与する。
Graph Convolutional Network (GCN)を使って、MDSやりましたという話。 既存のニューラルなMDSモデル [Cao et al., 2015, 2017] では、sentence間のrelationが考慮できていなかったが、GCN使って考慮した。 また、MDSの学習データはニューラルなモデルを学習するには小さすぎるが（abstractiveにするのは厳しいという話だと思われる？）、sentenceのsalienceを求める問題に帰着させることで、これを克服。
GCNで用いるAdjacent Matrixとして3種類の方法(cosine similarity, G-Flow, PDG)を試し、議論をしている。PDGが提案手法だが、G-Flowによる重みをPersonalization Features（position, leadか否か等のベーシックな素性）から求まるweightで、よりsentenceのsalienceを求める際にリッチな情報を扱えるように補正している。PDGを用いた場合が（ROUGE的な観点で）最も性能がよかった。
モデルの処理の流れとしては、Document Cluster中の各sentenceのhidden stateをGRUベースなRNNでエンコードし、それをGCNのノードの初期値として利用する。GCNでL回のpropagation後（実験では3回）に得られたノードのhidden stateを、salienceスコア計算に用いるsentence embedding、およびcluster embeddingの生成に用いる。 cluster embeddingは、document clusterをglobalな視点から見て、salienceスコアに反映させるために用いられる。 最終的にこれら2つの情報をlinearなlayerにかけてsoftmaxかけて正規化して、salienceスコアとする。
要約を生成する際はgreedyな方法を用いており、salienceスコアの高いsentenceから要約長に達するまで選択していく。このとき、冗長性を排除するため、candidateとなるsentenceと生成中の要約とのcosine similarityが0.5を超えるものは選択しないといった、よくある操作を行なっている。
DUC01, 02のデータをtraining data, DUC03 をvalidation data, DUC04をtest dataとし、ROUGE1,2で評価。 評価の結果、CLASSY04(DUC04のbest system)やLexRank等のよく使われるベースラインをoutperform。 ただ、regression basedなRegSumにはスコアで勝てないという結果に。 RegSumはwordレベルでsalienceスコアをregressionする手法で、リッチな情報を結構使っているので、これらを提案手法に組み合わせるのは有望な方向性だと議論している。
[Cao+, 2015] Ranking with recursive neural networks and its application to multi-document summarization, Cao+, AAAI'15 [Cao+, 2017] Improving multi-document summarization via text classification, Cao+, AAAI'17
[所感]
・ニューラルなモデルは表現力は高そうだけど、学習データがDUC01と02だけだと、データが足りなくて持ち前の表現力が活かせていないのではないかという気がする。
・冗長性の排除をアドホックにやっているので、モデルにうまく組み込めないかなという印象（distraction機構とか使えばいいのかもしれん）
・ROUGEでしか評価してないけど、実際のoutputはどんな感じなのかちょっと見てみたい。（ハイレベルなシステムだとROUGEスコア上がっても人手評価との相関がないっていう研究成果もあるし。）
・GCN、あまり知らなかったかけど数式追ったらなんとなく分かったと思われる。（元論文読めという話だが）
#NeuralNetwork #MachineLearning #Pocket #NeurIPS #Selected Papers/Blogs Issue Date: 2018-03-30 [Paper Note] Convolutional Neural Networks on Graphs with Fast Localized Spectral Filtering, Michaël Defferrard+, NIPS'16 GPT Summary- 本研究では、CNNを用いて低次元のグリッドから高次元のグラフドメインへの一般化を探求。スペクトルグラフ理論に基づくCNNの定式化を提案し、古典的CNNと同等の計算複雑性を維持しつつ、任意のグラフ構造に対応可能。MNISTおよび20NEWSの実験により、グラフ上での局所的特徴学習の能力を示した。 Comment
GCNを勉強する際は読むと良いらしい。
あわせてこのへんも：
Semi-Supervised Classification with Graph Convolutional Networks, Kipf+, ICLR'17
https://github.com/tkipf/gcn