論文信息

論文標題：Towards Robust False Information Detection on Social Networks with Contrastive Learning
論文作者：Chunyuan Yuan, Qianwen Ma, Wei Zhou, Jizhong Han, Songlin Hu
論文來源：2019,CIKM
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1 Introduction

　　問題：會話圖中輕微的擾動講導致現有模型的預測崩潰。

　　研究了兩大類數據增強策略（破壞會話圖結構）：

　　貢獻：

　　(1) 提出了RDCL框架，為虛假信息檢測提供了魯棒的檢測結果，該框架利用對比學習從多個角度提高了模型對擾動信號的感知。

　　(2) 證明了硬正樣本對可以提高對比學習的效果。

　　(3) 提出了一種有效的硬樣本對生成方法 HPG，它可以增加對比學習的效果，使模型學習更魯棒的表示。

　　(4) 通過比較實驗、在不同的 GNN 和兩個數據集上進行的消融實驗，證明了該模型的有效性。

2 Methodlogy

　　問題定義：預測無向會話圖的標籤。

　　整體框架如下：

2.1 Data Perturbations

node-based data perturbation

Comments contain noise (CN)

　　在除根節點以外的節點中，以 $\rho $ 的採樣率採樣節點，對於採樣的節點用高斯分佈初始化，沒有被採樣到的節點採用 0 填充：

　　　　$X_{C N}^{-r}=X^{-r}+X_{G a u s s i o n}^{-r}$

Comments are deleted (CD)

　　在除根節點以外的節點中，以 $\rho $ 的採樣率採樣節點，然後將其節點特徵向量置 0 ：

　　　　$X_{C D}^{-r}=X^{-r} \odot D^{-r}$

Comments are exchangeable (CE)

　　在除根節點以外的節點中，以 $\rho $ 的採樣率採樣節點，交換節點特徵向量。

topology-based data perturbation

Propagation sub-structure is removed (PR)

　　在除根節點以外的節點中，隨機選擇一部分節點，並刪除其形成的子圖。

Propagation structure is uncertain (PU)

　　以 $\rho $ 的採樣率採樣邊，並刪除邊：

　　　　$A_{P U}=A-A_{\text {drop }}$

Propagation structure is incorrect (PI)

　　隨機選擇兩個節點 $C_i$ 和 $C_j$，對於節點 $C_i$，選擇刪除它和它父節點之間的邊，並添加 $C_j$ 和 $C_i$ 之間的邊。

2.2 Contrastive Perturbation Learning

　　對於一張圖，採用不同的數據增強策略，得到兩個增強圖，並獲得其對應的圖級表示，使用 NT-XENT 損失作為自監督損失：

　　　　${\large \mathcal{L}_{\mathrm{SSL}}=-\log \frac{\exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{m}^{j} / \tau\right)}{\exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{m}^{j} / \tau\right)+\sum\limits _{N e g} \exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{n e g} / \tau\right)}} $

　　Note：需要對每個特徵向量 $z_{m}^{i}, z_{m}^{j},z_{\text {neg }}$ 使用 $l_2$ normalization。

　　假設：對於含有相同標籤的圖，將他們認為是正樣本對，每個 batch 中有 $P$ 張圖，加上數據增強後生成的 $2P$ 張圖，總共有 $3P$ 張圖，自監督對比損失如下：

　　　　${\large \mathcal{L}_{S C L}=-\frac{1}{3 P} \log \frac{\sum\limits _{Y_{s}=Y_{m}} \exp \left(z_{m} \cdot z_{s} / \tau\right)}{\sum\limits_{Y_{s}=Y_{m}} \exp \left(z_{m} \cdot z_{s} / \tau\right)+\sum\limits_{Y_{d} \neq Y_{m}} \exp \left(z_{m} \cdot z_{d} / \tau\right)}} $

　　[ Anchor 和數據增強圖之間的對比損失]

2.3 Perturbation Sample Pairs Generation

　　自監督損失：

　　　　$\begin{aligned}\mathcal{L}_{\mathrm{SSL}}=&-z_{m}^{i} \cdot z_{m}^{j} / \tau +\log \left(\exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{m}^{j} / \tau\right)+\sum\limits_{\mathrm{Neg}} \exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{n e g} / \tau\right)\right)\end{aligned}$

　　[數據增強圖之間的對比損失]

　　上述 $\mathcal{L}_{\text {SSL }}$ 關於 $z_{m}^{i}$ 的梯度為：

　　　　$\begin{aligned}\frac{\partial \mathcal{L}_{S S L}}{\partial z_{m}^{i}} &=-\frac{1}{\tau}\left(z_{m}^{j}-\frac{\exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{m}^{j} / \tau\right) z_{m}^{j}+\sum\limits_{N e g} \exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{n e g} / \tau\right) z_{n e g}}{\exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{m}^{j} / \tau\right)+\sum\limits_{N e g} \exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{n e g} / \tau\right)}\right) \\&=-\frac{\sum\limits_{N e g} \exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{n e g} / \tau\right)\left(z_{m}^{j}-z_{m}^{i}\right)-\left(z_{n e g}-z_{m}^{i}\right)}{\tau \exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{m}^{j} / \tau\right)+\sum\limits_{N e g} \exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{n e g}\right) / \tau} \\&=-\frac{1}{C_{1} \tau}\left(\sum\limits_{N e g} \exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{n e g} / \tau\right)\left(z_{m}^{j}-z_{m}^{i}\right)+C_{2}\right)\end{aligned}$

　　其中：

　　　　$C_{1}=\exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{m}^{j} / \tau\right)+\sum\limits_{N e g} \exp \left(z_{m}^{i} \cdot z_{n e g} / \tau\right)$

　　　　$C_{2}=z_{n e g}-z_{m}^{i}$

　　$\text{Eq.7}$ 在分子中的梯度貢獻主要來自於（$z_{m}^{j}-z_{m}^{i}$）。因此，如果能夠增加圖級空間中樣本對之間的距離，它將提供更大的梯度信號，從而增加模型的學習難度，提高對比學習的質量。所以，本文的對比視圖生成方法如下：