【图神经网络：原理与实战】第七章 图对比学习（Graph Contrastive Learning）

图对比学习原理与应用
原创 于 2025-11-12 22:14:20 发布 · 342 阅读 · 5 ·
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#学习 #人工智能 #机器学习

目录

第七章 图对比学习（Graph Contrastive Learning）

7.1 对比学习框架形式化

7.1.1 形式化设定与目标

7.1.2 视图构造策略的分类（概念与数学）

7.1.3 正负样本的选择与采样偏差（重要性采样与无偏估计）

7.1.4 Loss 函数的可微形式与梯度推导（InfoNCE / NT-Xent）

7.1.5 对比学习的理论界与泛化界（信息下界与泛化误差）

InfoNCE 与互信息下界（精确推导）

泛化界（经验风险与真实风险的集中）

7.2 视图构造方法（Graph-specific）

7.2.1 结构扰动（边删/增、子图抽样）：数学效果与误差界

7.2.2 属性扰动（特征遮盖、噪声注入）：偏差—方差权衡

7.2.3 模态混合视图（节点/边/子图/文本）：对齐与对照损失构造

7.2.4 视图融合与多任务协同策略（联合目标与梯度冲突解决）

7.3 负样本设计与无监督正则化

7.3.1 显式负样本与内存对比表（Memory Bank）实现原理

一、显式负样本的统计定义

二、内存表的结构化更新机制

三、基于内存表的对比损失推导

四、收敛与存储动态分析

7.3.2 无负样本方法与对比正则化（BYOL 类）

一、问题提出

二、目标函数形式化

三、塌陷防止的数学条件

四、对比正则化（Contrastive Regularization）

7.3.3 负样本污染与修正策略

一、污染定义与统计偏差

二、污染项对 InfoNCE 梯度的偏移分析

三、修正策略（校正加权）

四、软正样本扩展（soft positives）

7.3.4 统计效率与样本复杂度分析

一、互信息估计的方差下界

二、样本复杂度上界

三、优化收敛速率

7.4 应用与评估

7.4.1 下游微调与线性评估协议

7.4.2 对比学习在异构与动态图上的迁移

一、异构图（Heterogeneous Graphs）

二、动态图（Dynamic Graphs）

7.4.3 性能敏感性与超参数探索

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