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异构图神经网络多无人机基站协同轨迹设计
在紧急情况下,无人机基站(UAV-BS)为地面终端(GTs)提供计算通信能力,但面对GT数量庞大且随时间变化的挑战,我们需要设计协同轨迹以优化服务。本文采用异构图神经网络(Heterogeneous Graph Neural Networks,H-GNN)方法解决这一问题。
异构图,作为图数据的一种形式,不同于简单的同构图或转化后信息损失较大的图。在实际业务场景中,大约80%的图数据可视为异构图。针对异构图的处理,通常会遇到图ml和图数据库中的算法设计多针对同构图,而图ml库如graphml等也难以直接处理异构图问题。不过,异构图并非无法处理,通过多种方法进行转化。
在图神经网络中,根据图中的节点和边是否具有相同类型,图可以分为同构图和异构图。同构图中的节点和边类型单一,特征空间统一,而异构图则允许存在多种类型节点和边,拥有独立的ID空间和特征空间,这使得模型的构建和理解更为复杂。
基于图神经网络的图表示学习图卷积网络(GCN)通过图结构信息融合节点表示。每层图卷积更新节点表示,融合邻居节点信息,实现信息传播。Attention机制也被用于图表示学习,通过多头注意力机制学习节点关系,进行信息融合。
然后构建异构基序图,将分子节点与基序节点连接,同时在基序节点间添加基于PMI的边。HM-GNN模型通过学习异构图中分子的基序级embedding以及原子级embedding,并将两者拼接,* 后输入到MLP中进行预测。作者提出了基于异构基序图的多任务学习,旨在解决小规模分子数据集容易过拟合的问题。
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