以下是转换为 Markdown 格式的内容,公式已用 `$` 或 `$$` 包裹: --- 下面给出一个**最简示例**,只展示 **节点 $A$** 在两层 GNN 里的更新计算过程,并说明它是如何从 2-hop 范围(即节点 $C, D$)间接获得信息。 --- ## 图结构与初始特征 ``` A | B / \ C D ``` - **边**:$A$–$B$,$B$–$C$,$B$–$D$ - **初始特征 (Layer-0)**: - $A^{(0)} = [1.0,\ 0.5]$ - $B^{(0)} = [0.8,\ 1.2]$ - $C^{(0)} = [0.3,\ 0.7]$ - $D^{(0)} = [1.5,\ 0.9]$ --- **第 1 层更新:$A^{(0)} \to A^{(1)}$** 1. **节点 $A$ 的 1-hop 邻居**:只有 $B$。 2. **聚合**(示例:自 + sum 邻居): $$ z_A^{(1)} \;=\; A^{(0)} + B^{(0)} \;=\; [1.0,\,0.5] + [0.8,\,1.2] \;=\; [1.8,\,1.7]. $$ 3. **MLP 变换**:用一个两层感知器或线性+激活函数映射 $z_A^{(1)}$ 到 2 维输出: $$ A^{(1)} \;=\; \mathrm{MLP}\bigl(z_A^{(1)}\bigr). $$ - (数值略,可想象 $\mathrm{MLP}([1.8,1.7]) \approx [1.9,1.1]$ 之类。) **结果**:$A^{(1)}$ 包含了 **A** 的初始特征 + **B** 的初始特征信息。 --- **第 2 层更新:$A^{(1)} \to A^{(2)}$** 为了让 **A** 获得 **2-hop** 范围($C, D$)的信息,需要**先**让 **B** 在第 1 层就吸收了 $C, D$ 的特征,从而 **B^{(1)}** 蕴含 $C, D$ 信息。然后 **A** 在第 2 层再从 **B^{(1)}** 聚合。 1. **节点 B 在第 1 层**(简要说明) - 邻居:$\{A,C,D\}$ - 聚合:$z_B^{(1)} = B^{(0)} + A^{(0)} + C^{(0)} + D^{(0)}$ - MLP 变换:$B^{(1)} = \mathrm{MLP}\bigl(z_B^{(1)}\bigr)$。 - 此时 **B^{(1)}** 已经包含了 $C, D$ 的信息。 2. **节点 $A$ 的第 2 层聚合** - 邻居:$B$,但此时要用 **B^{(1)}**(它已吸收 C、D) - **聚合**: $$ z_A^{(2)} = A^{(1)} + B^{(1)}. $$ - **MLP 变换**: $$ A^{(2)} = \mathrm{MLP}\bigl(z_A^{(2)}\bigr). $$ **结果**:$A^{(2)}$ 就包含了 **2-hop** 范围的信息,因为 **B^{(1)}** 中有 $C, D$ 的贡献。 --- ## 小结 - **第 1 层**:A 直接获取 B 的初始特征;B 同时获取 A、C、D 的初始特征。 - **第 2 层**:A 获取 B 的**新表示**(B^{(1)}),该表示已带有 C、D 信息 → A 间接获得 2-hop 信息。 - **每层**都进行“聚合 + MLP”**同步更新**,最终 $A^{(2)}$ 就是节点 A 的 2 层 GNN 输出。 --- 如果需要进一步调整或补充,请告诉我!