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Enregistrement W4410632617 · doi:10.22215/etd/2025-16414

Learning Robust Graph Neural Networks with Limited Supervision

2025· dissertation· en· W4410632617 sur OpenAlexaff
Abdullah Alchihabi

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typedissertation
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAdvanced Graph Neural Networks
Établissements canadiensCarleton University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésArtificial neural networkComputer scienceGraphArtificial intelligenceData scienceTheoretical computer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Graph Neural Networks (GNNs) have demonstrated significant success in various graph-related tasks. However, their performance is highly dependent on the availability of sufficient, class-balanced annotated data and an accurate graph structure. GNNs are vulnerable to substantial performance degradation when confronted with limited annotated samples, class imbalance, or noisy graph structures. First, a Dual GNN learning framework is introduced for semi-supervised node classification under limited supervision. The framework comprises two GNN-based node prediction modules: a primary module, which uses the input graph structure to induce standard node embeddings and predictions, and an auxiliary module, which leverages spectral clustering to construct a new graph structure and learn new node embeddings and predictions. These modules collaborate to enable end-to-end learning of discriminative node representations. Next, a graph augmentation method called Graph Dual Mixup (GDM) is proposed for graph classification with scarce labels. GDM employs a graph structural auto-encoder to learn structural embeddings, applying mixup in the learned structural embedding space to generate new graph structures. Additionally, mixup is applied to input node features, generating node features for new graph instances. Together, these generated node features and graph structures contribute new graphs that increase the size and diversity of the labeled dataset, improving classification performance. To enhance robustness against adversarial attacks on graph structures, an Efficient Low-Rank GNN is introduced. This approach learns robust low-rank sparse graph structures through a two-stage process. In the first stage, Singular Value Decomposition is used to estimate a low-rank approximation of the graph structure. This estimate is refined in the second stage by jointly learning a low-rank sparse graph structure alongside the GNN model, resulting in enhanced robustness. Finally, to address class-imbalanced node classification, a Unified GNN Learning (Uni-GNN) framework is proposed. Uni-GNN integrates structural and semantic connectivity representations to extend the propagation of embeddings to non-adjacent structural neighbors and semantically similar nodes, facilitating the diffusion of discriminative information. Additionally, it incorporates a balanced pseudo-label generation mechanism to improve the representations of minority classes. Comprehensive evaluations on benchmark datasets demonstrate that these methods outperform state-of-the-art approaches and hold significant potential for advancing GNN learning with limited supervision.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,007
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,011

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,007
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,003
Science ouverte0,0030,002
Intégrité de la recherche0,0020,003
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,012
Tête enseignante GPT0,230
Écart entre enseignants0,218 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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