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RAG-GNN:用于精密医疗的集成检索知识的图神经网络

分子网络 2026-05-14 v2 人工智能 机器学习

摘要

网络拓扑在结构预测方面表现出色,但无法捕获生物医学文献中编码的功能语义。我们提出 RAG-GNN,一个端到端可训练的检索增强图神经网络框架,通过联合优化检索投影、门控融合机制和对比对齐,将 GNN 表示与通过检索获得的文献派生知识集成。 在一个癌症信号信号案例研究中(379 蛋白质、3,498 相互作用、14 功能类别),RAG-GNN 将功能聚类从 silhouette =0.237±0.065= -0.237 \pm 0.065(GNN-only)提升至 0.144±0.066-0.144 \pm 0.066,在 10 个随机种子上实现一致的 +0.093±0.022+0.093 \pm 0.022 改进;而所学检索实现 mean precision@10 =0.242= 0.242,比随机基线 (0.0960.096) 提升 152%。 采用 bootstrap confidence intervals 的启发式信息分解揭示,拓扑结构和检索编码了超过 95.6% 的共享信息,其中检索同时改进了簇内内凝聚力 (silhouette) 和簇一致性 (ARI +0.021±0.015+0.021 \pm 0.015)。反事实实验确认, Adversarial、缺失和随机检索都会降低性能,验证了门控融合机制依赖于文档内容。在与八种 established embedding 方法进行基准测试后显示,拓扑聚焦方法在强链接预测方面取得佳绩,而检索增强在受控 GNN-only ablation 下的功能聚类中始终表现出改进。 DDR1 亚网络分析提供了与 established 合成致死关系一致的确认。这些结果表明,拓扑-only 和检索增强方法在精密医疗应用中 serve complementary purposes。

关键词

引用

@article{arxiv.2602.00586,
  title  = {RAG-GNN: Integrating Retrieved Knowledge with Graph Neural Networks for Precision Medicine},
  author = {Hasi Hays and William J. Richardson},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2602.00586},
  year   = {2026}
}