Verifying GNN Methodology Implementation and Handling Large Node Counts in k-Metapath Based Graphs

I am working on implementing a methodology described in a research paper that utilizes Graph Neural Networks (GNN) for processing electronic health records, Paper. Below is a simplified version of my code:

1. Does my code correctly follow the methodology described in the paper?

The paper outlines a process involving graph neural networks to process heterogeneous similarity matrices derived from different k-metapaths. I have tried to implement this by passing node features through a GNN for each similarity matrix, then aggregating the results. I also compute attention weights to create a final meta-adjacency matrix. Am I interpreting the methodology correctly? Are there any specific aspects of the paper that I might be overlooking in this implementation?

2. How can I handle feeding large numbers of nodes into one graph?

In my actual dataset, I need to work with graphs containing a large number of nodes, specifically summing up to 157,222 nodes (46520+58976+203+157+304+480+258+324 nodes) across different k-metapath based graphs. What would be the best approach to handle such large graphs considering the computational complexity, especially in terms of memory usage and processing time? How can I efficiently represent the features and edges for these nodes?

Any insights or suggestions on these points would be greatly appreciated!

I tried this. I made the code create a synthetic data for that purpose.


import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
from torch_geometric.nn import GCNConv
import numpy as np
import scipy.sparse

# Define the GNN model
class GNN(nn.Module):
    def __init__(self, input_dim, output_dim):
        super(GNN, self).__init__()
        self.conv1 = GCNConv(input_dim, output_dim)

    def forward(self, x, edge_index):
        x = self.conv1(x, edge_index)
        return x

# Aggregation function
def aggregate_features(features_list, method='mean'):
    if method == 'mean':
        return torch.mean(torch.stack(features_list), dim=0)
    elif method == 'concat':
        return torch.cat(features_list, dim=1)
    elif method == 'max':
        return torch.max(torch.stack(features_list), dim=0).values
    else:
        raise ValueError("Unsupported aggregation method")

# Compute attention weights
def compute_attention_weights(f_meta):
    N = f_meta.shape[0]
    alpha = nn.Parameter(torch.randn(f_meta.shape[1] * 2, 1))
    attention_weights = torch.zeros(N, N)

    for i in range(N):
        for j in range(N):
            meta_concat = torch.cat([f_meta[i], f_meta[j]], dim=0)
            attention_weights[i, j] = torch.exp(F.relu(meta_concat @ alpha))

    attention_weights = attention_weights / attention_weights.sum(dim=1, keepdim=True)
    return attention_weights

# Main function to compute F_meta and A_meta
def compute_A_meta(features, similarity_matrices, output_dim, aggregation_method='mean'):
    N = features.shape[0]
    input_dim = features.shape[1]
    K = len(similarity_matrices)

    # Initialize GNN model
    gnn = GNN(input_dim, output_dim)
    
    # List to store node features from each similarity matrix
    features_list = []

    for A_k in similarity_matrices:
        edge_index = torch.tensor(A_k.nonzero(), dtype=torch.long)
        edge_index = torch.stack([edge_index[0], edge_index[1]])  # Ensure correct shape for edge_index
        x = features.clone().detach()
        features_list.append(gnn(x, edge_index))

    # Aggregate features to get F_meta
    f_meta = aggregate_features(features_list, method=aggregation_method)

    # Compute attention weights using F_meta
    attention_weights = compute_attention_weights(f_meta)

    # Compute A_meta
    A_meta = torch.zeros(N, N)
    for k in range(K):
        A_dense = torch.tensor(similarity_matrices[k].toarray(), dtype=torch.float32)  # Convert sparse matrix to dense tensor
        A_meta += attention_weights * A_dense  # Element-wise multiplication

    return f_meta, A_meta

# Example usage with synthetic data
N = 157,222 # Number of nodes
D = 32   # Dimension of node features
K = 20    # Number of similarity matrices
output_dim = 16  # Output dimension of GNN

features = torch.rand(N, D, dtype=torch.float32)

similarity_matrices = []
for _ in range(K):
    dense_matrix = np.random.rand(N, N)
    sparse_matrix = scipy.sparse.csr_matrix(dense_matrix > 0.95)  # Sparsify
    similarity_matrices.append(sparse_matrix)

f_meta, A_meta = compute_A_meta(features, similarity_matrices, output_dim, aggregation_method='max')

print("F_meta:", f_meta)
print("A_meta:", A_meta)

New contributor

Ahmad F. Al Musawi is a new contributor to this site. Take care in asking for clarification, commenting, and answering.
Check out our Code of Conduct.

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật