Empirical Study of Over-Squashing in GNNs and Causal Estimation of Rewiring Strategies
Notice bibliographique
Résumé
Graph neural networks (GNNs) have exhibited state-of-the-art performance across a wide range of domains. Yet message-passing GNNs suffer from over-squashing---exponential compression of long-range information from distant nodes---which limits expressivity. Rewiring techniques can ease this bottleneck, but their practical impacts are unclear due to the lack of a direct empirical over-squashing metric. We propose a topology-focused method for assessing over-squashing between node pairs using the decay rate of their mutual sensitivity. We then extend these pairwise assessments to graph-level statistics. Coupling these metrics with a within-graph causal design, we quantify how rewiring strategies affect over-squashing on diverse graph- and node-classification benchmarks. Our extensive empirical analyses show that most graph classification datasets suffer from over-squashing (but to various extents), and rewiring effectively mitigates it---though the degree of mitigation, and its translation into performance gains, varies by dataset and method. We also found that over-squashing is less notable in node classification datasets, where rewiring often increases over-squashing, and performance variations are uncorrelated with over-squashing changes. These findings suggest that rewiring is most beneficial when over-squashing is both substantial and corrected with restraint---while overly aggressive rewiring, or rewiring applied to minimally over-squashed graphs, is unlikely to help and may even harm performance. Our plug-and-play diagnostic tool lets practitioners decide whether rewiring is likely to pay off.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,005 | 0,045 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».