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浅谈知识图谱基础

浅谈知识图谱基础

  其实知识图谱这块内容在我自己做业务的时候也接触到了,当时公司一直也没一个很好的解决方案,原来我想找本专业的书籍去看,但是这方面的公开资料实在是有点少,所以就在知网找了几篇相关的论文看。

  首先来说什么是语义网,语义网络是一张数据构成的网络,语义网络技术向用户提供的是一个查询环境,其核心要义是以图形的方式向用户返回经过加工和推理的知识。而知识图谱技术则是实现智能化语义检索的基础和桥梁。

知识图谱的定义与架构

知识图谱的定义

  知识图谱,是结构化的语义知识库,用于以符号形式描述物理世界中的概念及其相互关系,其基本组成单位是『实体-关系-实体』三元组,以及实体及其相关属性-值对,实体之间通过关系相互联结,构成网状的知识结构。

  通过知识图谱,可以实现Web从网页链接向概念链接转变,支持用户按主题而不是字符串检索,从而实现真正的语义检索,基于知识图谱的搜索引擎,能够以图形方式向用户反馈结构化的知识,用户不必浏览大量网页,就可以准确定位和深度获取知识。

  上述知识图谱的定义包含三层含义:

  • 知识图谱本身是一个具有属性的实体通过关系链接而成的网状知识库,从图的角度来看,知识图谱本质上是一种概念网络,其中的节点表示物理世界中的实体(或概念),而实体之间的各种语义关系则构成网络中的边。由此,知识图谱是对物理世界的一种符号表达。
  • 知识图谱的研究价值在于,它是构建在当前Web基础上的一层覆盖网络(overlay network),借助知识图谱,能够在Web网页之上建立概念间的链接关系,从而以最小的代价将互联网中积累的信息组织起来,成为可以被利用的知识。
  • 知识图谱的应用价值在于,它能够改变现有的信息检索方式,一方面通过推理实现概念检索(相对于现有的字符串模糊匹配方式而言);另一方面以图形化方式向用户展示经过分类整理的结构化知识,从而使人们从人工过滤网页寻找答案的模式中解脱出来。

知识图谱的架构

  知识图谱的架构,包括知识图谱自身的逻辑结构以及构建知识图谱所采用的技术(体系)结构

  知识图谱的逻辑结构分为两个层次:数据层模式层

  在知识图谱的数据层,知识以事实(fact)为单位存储在图数据库。如果以『实体-关系-实体』或者『实体-属性-值』三元组作为事实的基本表达方式,则存储在图数据库中的所有数据将构成庞大的实体关系网络,形成知识的图谱。

  模式层在数据层之上,是知识图谱的核心,在模式层存储的是经过提炼的知识,通常采用本体库来管理知识图谱的模式层,借助本体库对公理、规则和约束条件的支持能力来规范实体、关系以及实体的类型和属性等对象之间的联系。本体库在知识图谱中的地位相当于知识库的模具,拥有本体库的知识库冗余知识较少。

  接下来是知识图谱的技术架构:

 

  知识图谱的构建过程是从原始数据出发,采用一系列自动或半自动的技术手段,从原始数据中提取出知识要素(即事实),并将其存入知识库的数据层和模式层的过程。这是一个迭代更新的过程,根据知识获取的逻辑,每一轮迭代包含三个阶段:信息抽取知识融合以及知识加工

  知识图谱有自顶向下和自底向上2种构建方式。所谓自顶向下构建是借助百科类网站等结构化数据源,从高质量数据中提取本体和模式信息,加入到知识库中;所谓自底向上构建,则是借助一定的技术手段,从公开采集的数据中提取出资源模式,选择其中置信度较高的新模式,经人工审核之后,加入到知识库中。

  目前知识图谱大多采用自底向上的方式构建,本文也主要介绍自底向上的知识图谱构建技术,按照知识获取的过程分为3个层次:信息抽取、知识融合以及知识加工。

知识图谱的构建技术

  采用自底向上的方式构建知识图谱的过程是一个迭代更新的过程,每一轮更新包括3个步骤:

  • 信息抽取,即从各种类型的数据源中提取出实体(概念)、属性以及实体捡的相互关系,在此基础上形成本体化的知识表达
  • 知识融合,在获得新知识后,需要对其进行整合,以消除矛盾和歧义,比如某些实体可能有多种表达,某个特定称谓也许对应于多个不同的实体等
  • 知识加工,对于经过融合的新知识,需要经过质量评估之后(部分需要人工参与甄别),才能将合格的部分加入到知识库中,以确保知识库的质量,新增数据之后,可以进行知识推理、拓展现有知识、得到新知识。

信息抽取

  信息抽取是知识图谱构建的第一步,其中的关键问题是如何从异构数据源中自动抽取信息得到候选知识单元。信息抽取是一种自动化地从半结构化和无结构数据中抽取实体、关系以及实体属性等结构化信息的技术。涉及的关键技术包括:命名实体识别关系抽取属性抽取

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