論文の概要: Empowering Graph-based Approximate Nearest Neighbor Search with Adaptive Awareness Capabilities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.15986v1
- Date: Thu, 19 Jun 2025 03:07:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-23 19:00:04.922351
- Title: Empowering Graph-based Approximate Nearest Neighbor Search with Adaptive Awareness Capabilities
- Title(参考訳): 適応的認識能力を有するグラフベース近似近傍探索
- Authors: Jiancheng Ruan, Tingyang Chen, Renchi Yang, Xiangyu Ke, Yunjun Gao,
- Abstract要約: 本稿では,Adaptive Topology とQuery AwarEness を用いた GATE, High-tier Near Graph を提案する。
Gateは、最先端のグラフベースのインデックスと比較して、クエリパフォーマンスの1.2-2.0倍の高速化を実現している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 19.352675865525395
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Approximate Nearest Neighbor Search (ANNS) in high-dimensional spaces finds extensive applications in databases, information retrieval, recommender systems, etc. While graph-based methods have emerged as the leading solution for ANNS due to their superior query performance, they still face several challenges, such as struggling with local optima and redundant computations. These issues arise because existing methods (i) fail to fully exploit the topological information underlying the proximity graph G, and (ii) suffer from severe distribution mismatches between the base data and queries in practice. To this end, this paper proposes GATE, high-tier proximity Graph with Adaptive Topology and Query AwarEness, as a lightweight and adaptive module atop the graph-based indexes to accelerate ANNS. Specifically, GATE formulates the critical problem to identify an optimal entry point in the proximity graph for a given query, facilitating faster online search. By leveraging the inherent clusterability of high-dimensional data, GATE first extracts a small set of hub nodes V as candidate entry points. Then, resorting to a contrastive learning-based two-tower model, GATE encodes both the structural semantics underlying G and the query-relevant features into the latent representations of these hub nodes V. A navigation graph index on V is further constructed to minimize the model inference overhead. Extensive experiments demonstrate that GATE achieves a 1.2-2.0X speed-up in query performance compared to state-of-the-art graph-based indexes.
- Abstract(参考訳): 高次元空間における近似Nearest Neighbor Search (ANNS) は、データベース、情報検索、レコメンダシステムなどにおいて広範囲に応用されている。
グラフベースの手法は、より優れたクエリ性能のためにANNSの主要なソリューションとして現れてきたが、ローカルな最適化や冗長な計算に苦しむなど、いくつかの課題に直面している。
これらの問題は既存の方法が原因で生じる
i) 近接グラフGの下の位相情報を十分に活用することができず、
(II) 実際には, ベースデータとクエリ間の分布ミスマッチに悩まされている。
そこで本稿では,ANNS を高速化するグラフベースインデックス上の軽量かつ適応的なモジュールとして,Adaptive Topology と Query AwarEness を備えた高層グラフ GATE を提案する。
特に、GATEは、与えられたクエリの近接グラフの最適なエントリポイントを特定するために重要な問題を定式化し、より高速なオンライン検索を容易にする。
高次元データの固有のクラスタビリティを活用することにより、GATEはまず、候補エントリポイントとして小さなハブノードVの集合を抽出する。
そして、対照的な学習に基づく2-towerモデルを用いて、Gの構造的セマンティクスとクエリ関連特徴の両方をこれらのハブノードの潜在表現にエンコードする。
GATEは最新のグラフベースインデックスと比較してクエリ性能が1.2-2.0倍に向上することを示した。
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