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通过概念与结构分析及其延伸,提高图神经网络的可解释性

人工智能 2025-12-10 v1 信息论 机器学习 math.IT

摘要

图神经网络(GNNs)已成为建模和分析具有图结构数据的数据的强大工具。其在众多应用中的广泛采用凸显了这些模型的价值。然而,这些方法的复杂性往往阻碍了理解其决策过程。当前的可解释人工智能(XAI)方法难以理清图中复杂的关系和相互作用。已尝试通过后处理方法或自解释设计来弥合这一差距。大多数方法侧重于图结构分析,以确定与预测结果相关的关键模式。虽然后处理解释方法具有适应性,但需要额外的计算资源,且由于无法充分访问模型内部工作,可能不可靠。相反,可解释模型可以提供即时解释,但其对不同情景的可推广性仍是一个主要关切。为了解决这些不足之处,本论文旨在为图基于机器学习开发一种新型XAI框架。该框架旨在为GNNs提供灵活、计算效率高的解释,超越单个特征分析,捕捉图结构如何影响预测的机制。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.08344,
  title  = {Enhancing Explainability of Graph Neural Networks Through Conceptual and Structural Analyses and Their Extensions},
  author = {Tien Cuong Bui},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.08344},
  year   = {2025}
}

备注

157 pages, Doctoral dissertation at Seoul National University (submitted in 2024.08 to SNU library, slightly updated in 2025.11 for open digital version)