論文の概要: Systematic Relational Reasoning With Epistemic Graph Neural Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.17396v2
• Date: Thu, 27 Feb 2025 22:50:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-03 16:38:44.919574
• Title: Systematic Relational Reasoning With Epistemic Graph Neural Networks
• Title（参考訳）: てんかん性グラフニューラルネットを用いた体系的関係推論
• Authors: Irtaza Khalid, Steven Schockaert,
• Abstract要約: 本稿では,新しいパラメータ効率でスケーラブルなGNNアーキテクチャであるEpiGNN(EpiGNN)を提案する。 本研究では,系統的推論を必要とするリンク予測タスクにおいて,EpiGNNが最先端の結果を得ることを示す。 帰納的な知識グラフの完成のために、EpiGNNは最先端の専門的なアプローチのパフォーマンスに匹敵する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.49288661342947
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Developing models that can learn to reason is a notoriously challenging problem. We focus on reasoning in relational domains, where the use of Graph Neural Networks (GNNs) seems like a natural choice. However, previous work has shown that regular GNNs lack the ability to systematically generalize from training examples on test graphs requiring longer inference chains, which fundamentally limits their reasoning abilities. A common solution relies on neuro-symbolic methods that systematically reason by learning rules, but their scalability is often limited and they tend to make unrealistically strong assumptions, e.g.\ that the answer can always be inferred from a single relational path. We propose the Epistemic GNN (EpiGNN), a novel parameter-efficient and scalable GNN architecture with an epistemic inductive bias for systematic reasoning. Node embeddings in EpiGNNs are treated as epistemic states, and message passing is implemented accordingly. We show that EpiGNNs achieve state-of-the-art results on link prediction tasks that require systematic reasoning. Furthermore, for inductive knowledge graph completion, EpiGNNs rival the performance of state-of-the-art specialized approaches. Finally, we introduce two new benchmarks that go beyond standard relational reasoning by requiring the aggregation of information from multiple paths. Here, existing neuro-symbolic approaches fail, yet EpiGNNs learn to reason accurately. Code and datasets are available at https://github.com/erg0dic/gnn-sg.
• Abstract（参考訳）: 推論を学べるモデルを開発することは、非常に難しい問題です。 グラフニューラルネットワーク(GNN)の使用が自然な選択のように思えるリレーショナルドメインの推論に焦点を当てる。 しかし、以前の研究では、通常のGNNは、推論チェーンを長く必要とするテストグラフのトレーニング例から体系的に一般化する能力に欠けており、その推論能力は基本的に制限されていることが示されている。 一般的な解法は、規則を学習することによって体系的に推論する神経象徴的手法に依存するが、そのスケーラビリティは制限され、しばしば非現実的に強い仮定をしがちである。 本稿では,新しいパラメータ効率でスケーラブルなGNNアーキテクチャであるEpiGNNを提案する。 EpiGNNのノード埋め込みは、エピステマティックステートとして扱われ、それに従ってメッセージパッシングが実装される。 本研究では,系統的推論を必要とするリンク予測タスクにおいて,EpiGNNが最先端の結果を得ることを示す。 さらに、インダクティブな知識グラフ補完のために、EpiGNNは最先端の専門的なアプローチのパフォーマンスに匹敵する。 最後に、複数のパスからの情報収集を要求することで、標準的なリレーショナル推論を超える2つの新しいベンチマークを紹介します。 ここでは、既存のニューロシンボリックアプローチは失敗するが、EpiGNNは正確に推論することを学ぶ。 コードとデータセットはhttps://github.com/erg0dic/gnn-sgで入手できる。

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