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グラフニューラルネットワークの進展をデータ中心で問う

(A data-centric approach for assessing progress of Graph Neural Networks)

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田中専務

拓海先生、お忙しいところ失礼します。最近、部下が『GNNを入れれば分類精度が上がります』と繰り返すのですが、これって本当に現場で利益になるのか判断がつかなくて困っています。そもそもGNNって何が得意なんですか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!Graph Neural Networks(GNN、グラフニューラルネットワーク)は、ノードとエッジで構成されるデータ構造を扱うAIで、例えば取引先と取引履歴の関係をそのまま学習できるんですよ。大丈夫、一緒に整理していけば導入判断ができるようになりますよ。

田中専務

なるほど。では、先日見せてもらった論文の話ですが、『データ中心にGNNの進捗を評価する』という主張があって、何が新しいのか教えてください。投資対効果の観点で知りたいです。

AIメンター拓海

要点は三つありますよ。第一に、方法(モデル)ばかり追うのではなくデータの質と評価方法を見直すべき、第二に、多ラベル(multi-label)問題では従来の評価が誤解を生むことがある、第三に、簡単な手法が意外に強いことが多い、です。順に噛み砕いて説明できますよ。

田中専務

ええと、多ラベルというのは一つのノードに複数のラベルが付くケースですね。弊社で言えば一つの製品が複数の用途に分類されるような場面でしょうか。ところで、データの質をどう確認すれば良いのか、具体的な判断基準はありますか。

AIメンター拓海

良い質問ですね。データの質はラベルの欠損率、ラベルの近傍との類似性(ホモフィリー/同質性)やテストセットのラベル密度で見ます。論文では、特にOGB-Proteinsというデータセットでテストラベルの約90%が欠損しており、そこを使った評価が過大評価を生んでいる点を指摘していますよ。

田中専務

これって要するに『評価に使うデータが不十分なら、どんな高い技術でも実際には使えない』ということでしょうか。だとすると、まずはデータ整備に投資する必要があるという理解で正しいですか。

AIメンター拓海

まさにその通りですよ。大切なポイントを三行でまとめます。第一に、データのラベル欠損や評価指標の選定が結果を左右する。第二に、多ラベル(multi-label)問題では近傍のラベル類似性が従来の仮定から外れることがある。第三に、DeepWalkなどのシンプルな手法がベンチマークで強い場合、モデルだけに投資するのはリスク、です。

田中専務

分かりました。現場に入れる際はまずラベルの完全性と評価指標を整えてから、複雑なGNNに進むということですね。最後に、論文で言う『簡単な手法が強い』というのはどういう意味でしょうか。

AIメンター拓海

分かりやすく言えば、高価な新車を買う前にタイヤがすり減っていないか確かめるべき、ということです。DeepWalkのような埋め込み(embedding)手法は、実運用で十分な性能を示すことがあり、モデルの複雑化によるコスト増が必ずしも正当化されない場面があるのです。大丈夫、一緒に評価設計を作れば導入判断は楽になりますよ。

田中専務

分かりました。ではまずは社内データのラベル品質をチェックし、評価指標とベースライン(まずはDeepWalkなど)を定めた上で、費用対効果を検討します。拓海先生、ありがとうございました。私の言葉でまとめると、データの質と評価を整備せずに高機能なGNNへ投資すると、無駄なコストが発生する可能性が高い、ということですね。

監修者

阪上雅昭(SAKAGAMI Masa-aki)
京都大学 人間・環境学研究科 名誉教授

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