Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Sign up for free
Menu
Search
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Pricing
Search
Sign in
Sign up for free
[Journal club] Do Transformers Really Perform B...
Search
Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
PRO
August 15, 2022
Technology
4.1k
1
Share
Embed
Copy iframe code
Copy JS code
Copy link
Start on current slide
[Journal club] Do Transformers Really Perform Bad for Graph Representation?
慶應義塾⼤学 杉浦孔明研究室 B4 和田唯我 / Yuiga Wada
Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
PRO
August 15, 2022
More Decks by Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
See All by Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
[RSJ26] Building a VLA Model Based on Self-Distilled Classification
keio_smilab
PRO
0
200
[RSJ26] AnoleVLA: Lightweight Vision-Language-Action Model with Deep State Space Models for Mobile Manipulation
keio_smilab
PRO
0
150
[RSJ26] NarrativeFlow: Flow-Based Vision-Language-Action Model Using Robot Velocity Fields
keio_smilab
PRO
0
180
[RSJ26] Flow as Flow: Modeling Robot Velocity Fields as Probability Velocity Fields
keio_smilab
PRO
1
220
[RSJ26] Hierarchy-Aware Multimodal Retrieval-Augmented Generation for Embodied Question Answering
keio_smilab
PRO
1
190
[MIRU26] Open-Vocabulary Intention-Guided Object Detection in Diverse Scenes
keio_smilab
PRO
0
220
[Journal club] Evo-1: Lightweight Vision-Language-Action Model with Preserved Semantic Alignment
keio_smilab
PRO
0
50
[MIRU26] To What Extent Does MLLM-as-a-Judge Exhibit Cross-Model Preference Bias?
keio_smilab
PRO
0
300
[Journal club] FlashVID: Efficient Video Large Language Models via Training-free Tree-based Spatiotemporal Token Merging
keio_smilab
PRO
0
40
Other Decks in Technology
See All in Technology
30座EKS, 180次升級淬煉的EKS Upgrade Skill 的歷程
eric8230
0
210
技術的負債から考える、AI時代のエンジニアリング投資 — ビズリーチの技術的負債と向き合った経験から、変更し続けられるソフトウェアを考える/ technical-debt-con2026
visional_engineering_and_design
4
3.5k
顧客に向き合う開発組織へ。リアーキテクチャとフィーチャーチーム化で挑む組織改革
safie
0
2.3k
今話題のAI「Jev」って何? 宇宙最速で学ぶ会
minorun365
PRO
30
18k
AIエージェントの自己改善をどう設計するか / How to Design Self-Improvement for AI Agents
22mi
25
17k
beyond jj: config & tools ecosystem
indirect
0
5.7k
時うどん〜Socket.getifaddrsで学ぶネットワーク編 / Tokiudon: The Socket.getifaddrs Edition
coe401_
4
210
AIを活用するために決めた "やらないこと" - 価値に注目する / Not betting on AI
soudai
PRO
3
570
AIエージェントを最高のパートナーに育てる方法|評価と判断軸を育てる5つのステップ
koichiaoki
1
160
リアーキテクチャ後の障害ゼロを目指したShadow Testingの取り組み
nihonbuson
PRO
1
170
AgentCore Runtime上にAgentic Coding基盤を構築・展開する際の設計ポイントと限界点 / Design considerations and limitations when building an agentic coding platform on AgentCore Runtime
har1101
5
630
おい、エージェントを使って終わらせろ
nwiizo
2
840
Featured
See All Featured
Conquering PDFs: document understanding beyond plain text
inesmontani
PRO
4
3.1k
Discover your Explorer Soul
emna__ayadi
2
1.3k
XXLCSS - How to scale CSS and keep your sanity
sugarenia
250
1.3M
コードの90%をAIが書く世界で何が待っているのか / What awaits us in a world where 90% of the code is written by AI
rkaga
63
46k
Sharpening the Axe: The Primacy of Toolmaking
bcantrill
46
3k
Building AI with AI
inesmontani
PRO
1
1.2k
Docker and Python
trallard
47
4.2k
Practical Orchestrator
shlominoach
192
12k
Jess Joyce - The Pitfalls of Following Frameworks
techseoconnect
PRO
1
420
Pawsitive SEO: Lessons from My Dog (and Many Mistakes) on Thriving as a Consultant in the Age of AI
davidcarrasco
0
250
How to Get Subject Matter Experts Bought In and Actively Contributing to SEO & PR Initiatives.
livdayseo
0
200
Bootstrapping a Software Product
garrettdimon
PRO
306
120k
Transcript
Do Transformers Really Perform Bad for Graph Representation? Chengxuan Ying1
, Tianle Cai2 , Shengjie Luo3 , Shuxin Zheng4 , Guolin Ke4 , Di He4 , Yanming Shen1, Tie-Yan Liu4 (1Dalian University of Technology, 2Princeton University, 3Peking University 4Microsoft Research Asia) 慶應義塾⼤学 杉浦孔明研究室 B4 和⽥唯我 Chengxuan Ying et al. , “Do transformers really perform badly for graph representation?”, in NeurIPS (2021) NeurIPS 2021
和田唯我 / Yuiga Wada
概要 2 ü 背景 • Transformer構造がグラフの学習に適しているかどうかは未だ不明 ü 提案⼿法 • Transformerをベースとしたグラフ学習⼿法
Graphormerを提案 ü 結果 • GNNベースの⼿法やGraph Transformerを超える性能を達成
背景・関連研究: Transformerがグラフの学習に適しているかどうかは未だ不明 3 • Transformer [Vaswani+ NeurIPS17] ベースのグラフ学習⼿法は存在するが, いずれもGNNの⽂脈で研究されてきた ⇒
Transformer構造がグラフの学習に適しているかどうかは未だ不明 ベース 既存⼿法 GNN • GCN[Kipf+, ICLR17] • GIN[Ying+, NeurIPS18] Transformer • Graph Transformer [Dwivedi+, AAAI21] Graph Transformer [Dwivedi+, AAAI21]
提案⼿法: Graphormer 4 o Transformerをベースとしたグラフ学習⼿法 • ⼊⼒: ノードに対応する特徴量 • グラフ構造を扱えるようにAttention機構を変更
o 新規性 ① Centrality Encoding ② Spatial Encoding ③ Edge Encoding ② ③
① Centrality Encoding: ⼊次数と出次数を埋め込む 5 • ノードの次数は重要な特徴量となり得る • 例: SNSでのフォロー・フォロワー数
→ ノードの影響⼒や重要度に直結 • ノード 𝑣! の特徴量 𝑥! について, 以下のように 𝑥! ⟼ ℎ! (#) を定義 • は学習可能パラメタであり, Centralityの埋め込みを⾏う ノード 𝑣! の⼊次数 ノード 𝑣! の出次数
① Centrality Encoding: 次数埋め込み後, ℎ ! (#)を算出 6 1. ノード
𝑣! の特徴量 𝑥! について, 𝑥! ⟼ ℎ! (#) を計算 2. ℎ! (&'()から ℎ! (&)を算出 (Graphormer Layers) ノード 𝑣! の⼊次数 ノード 𝑣! の出次数
② Spatial Encoding: Attentionに位置埋め込みを追加 7 • Transformerの強さは受容野の広さだが, 位置関係の埋め込みが必要 • 系列データならばPositional
Encoding(PE)で⼗分だが, グラフ上の位置関係の埋め込みにPEは不適切 • 提案⼿法: Spatial Encoding • ノード間の距離を表す 写像 𝜙 𝑣!, 𝑣) : 𝑉 × 𝑉 → ℝ を⽤いて, Attentionに以下の項を追加
② Spatial Encoding: SPDによりAttentionを調整可能に 8 • 提案⼿法: Spatial Encoding •
写像 𝜙 𝑣!, 𝑣) : 𝑉 × 𝑉 → ℝ として本論⽂ではSPD(最短経路距離)を採⽤ • 隣接ノードのみを⾒るGNNよりも広い受容野を獲得可 (AGGREGATE) • 𝑏* (𝑣! , 𝑣) )は学習可能パラメタであり, 𝑏* によりAttentionを SPDで調整できる • 例えば𝜙(⋅)に対して 𝑏* が単調減少ならば, より隣接周囲へとAttentionが強く 掛かるようになる
② Spatial Encoding: SPDを採⽤する妥当性 9 • 写像 𝜙 𝑣!, 𝑣)
: 𝑉 × 𝑉 → ℝ としてSPD(最短経路距離)を採⽤することで, 1-WL-testで同型識別できないグラフを識別可能 → SPDによりMessage Passing型の古典的なGNNよりも強⼒な表現⼒を獲得可能 ⇒ 写像 𝜙 𝑣! , 𝑣) にSPDを採⽤する妥当性が確認できる 互いに同型でないグラフ (1-WL-testで識別不可)
③ Edge Encoding: エッジの特徴量をAttentionに埋め込む 10 • エッジの情報 𝑒 ∈ 𝓔
も重要な特徴量なので, 埋め込む必要がある • 例: 分⼦構造の解析ではエッジに結合情報が存在 • 提案⼿法: Edge Encoding • 最短経路 の特徴量𝑥+! の加重和𝑐!) をAttentionに追加 𝑤" # ∈ ℝ$! → n番⽬のEmbedding
[VNode] トークン: 超頂点VNodeをvirtualに追加 11 • ⼊⼒の先頭に特殊な[VNode]トークンを追加 • BERT [Devlin+, NAACL19]
における[CLS]トークンと同様の仕組み • 最終層でグラフ全体の特徴量として取り出される • グラフ上では, 全てのノードとSPD=1で繋がる超頂点VNodeを成す • ただし, 実際にノードを追加するわけではない (=virtualに接続される) ⇒ Virtualに接続されているかどうかを区別するため, 𝑏* VNode , 𝑣! は 他の𝑏* と独⽴した学習可能パラメタとする
GraphormerはGCNやGINといったGNN⼿法を表現可能 12 • ⼀般的なGNNの学習スキーム (GCN[Kipf+, ICLR17], GIN[Ying+, NeurIPS18]) • MEAN
AGGREGATEの表現 • 𝜙 = 1 ⇒ 𝑏* = 1 , 𝜙 ≠ 1 ⇒ 𝑏* = −∞ • 𝑊/ = 𝑊0 = 0 , 𝑊1 = 𝐼 • 上のように設定すれば, 𝑠𝑜𝑓𝑡𝑚𝑎𝑥 𝐴 𝑉 は隣接ノードの平均を表現 • 同様に, 𝑠𝑜𝑓𝑡𝑚𝑎𝑥 𝐴 𝑉 に次数を掛ければ SUM AGGREGATEを表現できる
GraphormerはGCNやGINといったGNN⼿法を表現可能 13 • ⼀般的なGNNの学習スキーム • COMBINEの表現 • 前述のAGGREGATE近似に加えて, • 𝜙
= 0 ⇒ 𝑏* = 0 , 𝜙 ≠ 0 ⇒ 𝑏* = −∞ • 𝑊/ = 𝑊0 = 0 , 𝑊1 = 𝐼 • 上のように設定すれば, Transformer内のFFNにおいて, 普遍近似定理より任意のCOMBINEを表現可能
定量的結果: GNN系⼿法および既存⼿法を上回る結果を記録 14 • データセット: PCQM4M-LSC (分⼦の量⼦特性を予測するタスク) → GNN系⼿法およびGraph Transformerを上回る結果を記録
Graph Transformer [Dwivedi+, AAAI21]
Ablation: Centrality Encoding, Spatial Encoding, Edge Encoding は全て有効 15 •
Laplacian PE: PEとしてラプラシアン⾏列 𝐿 の固有ベクトルを使⽤ (𝐿 の固有値は周波数的側⾯を持つ. Graph Transformerで導⼊された機構) ⇒ Centrality Encoding, Spatial Encoding, Edge Encoding は全て有効
まとめ 16 ü 背景 • Transformer構造がグラフの学習に適しているかどうかは未だ不明 ü 提案⼿法 • Transformerをベースとしたグラフ学習⼿法
Graphormerを提案 ü 結果 • GNNベースの⼿法やGraph Transformerを超える性能を達成
Appendix: MAX AGGREGATEの表現 17
Appendix: 1-WL-testとSPD 18