$GAT 先明确核心结论:GAT(グラフ注意力ネットワーク)はGNNの重要な分野であり、核心は注意力メカニズムを用いて隣接ノードの重みを動的に割り当てることにより、GCNなどの固定重みの制約を解決し、適応性、並列処理、解釈性を兼ね備え、異質/動的グラフやノード分類などのタスクに適している。ただし、計算コストと過学習のリスクも存在する。以下、原理、長所と短所、応用例と実践のポイントについて展開する。
一、核心原理(一言+フロー)
- 一言:ノードは「どの隣接ノードにより注意を向けるか」を学習し、注意重みで隣接情報を加重集約して、より正確なノード表現を得る。
- 計算フロー:
1. 線形変換:ノード特徴を重み行列で投影し新空間へ
2. 注意計算:自己注意を用いて隣接ノード間の関連スコアを算出し、softmaxで正規化
3. 加重集約:注意重みで隣接ノードの特徴を集約し、自身の情報も保持
4. マルチヘッド強化:中間層で複数のヘッド出力を結合し次元拡張、出力層で平均を取り安定性向上
二、核心の長所(GCNとの比較)
- 自適応加重:グラフ構造に依存せず、データ駆動で重みを学習し、複雑な関係により適合
- 高効率並列:隣接重みは独立計算可能で、全体の隣接行列に依存せず、大規模・動的グラフに適応
- 解釈性:注意重みは可視化可能で、重要な接続や意思決定の根拠を分析しやすい
- 一般化能力:未