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关于知识图谱技术的综述_徐增林1

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简介:
本论文由徐增林撰写,是一篇全面回顾和总结知识图谱技术发展的综述性文章,内容涵盖了知识表示、构建方法及应用领域等方面。 知识图谱技术是人工智能领域中的一个重要组成部分,它旨在构建具有语义理解和开放互联能力的知识库,在智能搜索、智能问答系统和个人化推荐等领域发挥重要作用。其核心在于从海量数据中抽取有用的信息,并以结构化的形式进行表示、融合和推理,支持复杂的决策过程。 知识图谱的定义包括对现实世界实体与概念的抽象表达,这些实体通过关系相互连接形成庞大的网络结构。知识图谱架构通常涵盖四个层次:数据获取层收集来自不同来源的数据(如网页、数据库等),知识抽取识别并提取出其中的关键信息,存储层管理所获得的知识,并且服务层为用户提供查询和推理功能。 构建知识图谱的核心技术包括以下四个方面: 1. **知识抽取**:这是第一步,涉及从结构化或非结构化的数据中识别实体、属性及关系。常用的技术有命名实体识别、关系提取等,利用自然语言处理、机器学习和规则推导方法来获取关键信息。 2. **知识表示**:将获得的知识转化为便于计算机理解的形式。最常见的形式是使用RDF三元组(主体-谓语-对象)表示,并结合OWL构建复杂的本体结构以表达更丰富的含义。 3. **知识融合**:由于数据源的多样性和不一致性,这一过程通过实体链接、冲突检测和解决以及评估来源可信度等策略来提高知识的质量。 4. **知识推理**:利用逻辑或概率方法从现有信息中推导出新的结论。例如基于规则的方法可以验证信息准确性,而基于概率的方法适合处理不确定性的知识。 这些技术的应用范围广泛,如谷歌的搜索结果使用了知识图谱提供精确的答案展示;智能问答系统IBM Watson通过深度理解实现准确的回答;个性化推荐系统则利用分析用户兴趣来提供建议。尽管取得了进展,但知识图谱仍面临诸如质量控制、动态更新和大规模数据高效管理等挑战。未来的研究将致力于解决这些问题,进一步提高其在智能化服务中的效能与应用范围。

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    本论文由徐增林撰写,是一篇全面回顾和总结知识图谱技术发展的综述性文章,内容涵盖了知识表示、构建方法及应用领域等方面。 知识图谱技术是人工智能领域中的一个重要组成部分,它旨在构建具有语义理解和开放互联能力的知识库,在智能搜索、智能问答系统和个人化推荐等领域发挥重要作用。其核心在于从海量数据中抽取有用的信息,并以结构化的形式进行表示、融合和推理,支持复杂的决策过程。 知识图谱的定义包括对现实世界实体与概念的抽象表达,这些实体通过关系相互连接形成庞大的网络结构。知识图谱架构通常涵盖四个层次:数据获取层收集来自不同来源的数据(如网页、数据库等),知识抽取识别并提取出其中的关键信息,存储层管理所获得的知识,并且服务层为用户提供查询和推理功能。 构建知识图谱的核心技术包括以下四个方面: 1. **知识抽取**:这是第一步,涉及从结构化或非结构化的数据中识别实体、属性及关系。常用的技术有命名实体识别、关系提取等,利用自然语言处理、机器学习和规则推导方法来获取关键信息。 2. **知识表示**:将获得的知识转化为便于计算机理解的形式。最常见的形式是使用RDF三元组(主体-谓语-对象)表示,并结合OWL构建复杂的本体结构以表达更丰富的含义。 3. **知识融合**:由于数据源的多样性和不一致性,这一过程通过实体链接、冲突检测和解决以及评估来源可信度等策略来提高知识的质量。 4. **知识推理**:利用逻辑或概率方法从现有信息中推导出新的结论。例如基于规则的方法可以验证信息准确性,而基于概率的方法适合处理不确定性的知识。 这些技术的应用范围广泛,如谷歌的搜索结果使用了知识图谱提供精确的答案展示;智能问答系统IBM Watson通过深度理解实现准确的回答;个性化推荐系统则利用分析用户兴趣来提供建议。尽管取得了进展,但知识图谱仍面临诸如质量控制、动态更新和大规模数据高效管理等挑战。未来的研究将致力于解决这些问题,进一步提高其在智能化服务中的效能与应用范围。
  • 构建
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    本文章全面回顾了知识图谱构建技术的发展历程、核心方法及最新进展,旨在为研究人员提供一个清晰的技术框架和未来研究方向。 知识图谱(Knowledge Graph)又称为科学知识图谱,在图书情报界被称为知识域可视化或知识领域映射地图,是一种显示知识发展进程与结构关系的图形集合,用以通过可视化技术描述知识资源及其载体,并揭示它们之间的相互联系。 ### 知识图谱构建技术综述 #### 摘要与引言 近年来,随着谷歌等企业推出的**知识图谱技术**,该领域吸引了大量研究兴趣。然而由于技术细节公开有限,许多人难以理解这项技术的具体含义和价值。本段落旨在介绍在自下而上的方式中涉及的关键技术和构建方法。 知识图谱是一种用于表示实体之间关系的数据结构,并通过图形化的形式展示知识的发展进程与结构关系。它可以被看作是一系列不同的图形,这些图形用来描述知识资源及其载体,并通过可视化技术揭示它们之间的相互联系。本段落作者刘峤等人来自电子科技大学信息与软件工程学院,他们将详细介绍构建知识图谱的核心技术。 #### 关键技术概览 构建知识图谱主要涉及以下关键技术: 1. **数据获取与清洗** - **数据源选择**:确定从哪些来源获取数据,如社交媒体、数据库和文献等。 - **数据预处理**:包括去除噪声、填补缺失值等步骤,确保数据质量。 2. **实体识别与链接** - **命名实体识别(NER)**:自动识别文本中的实体,例如人名、地名等。 - **实体链接**:将这些已识别人物的名称匹配到知识库中相应的条目上。 3. **关系抽取** - **基于模式的关系抽取**:利用预先定义好的规则来寻找和提取信息之间的联系。 - **基于机器学习的关系抽取**:训练模型从文本数据集中自动地发现并提取实体间存在的关联性。 4. **知识融合与推理** - **实体对齐**:解决不同来源的知识库中的同一事物的匹配问题,确保一致性。 - **逻辑推理**:利用规则或逻辑推导出新的事实和关系以补充现有信息不足之处。 5. **图谱存储与查询** - **图数据库**:选择合适的系统来储存大规模知识网络的数据结构。 - **查询优化**:设计高效的算法支持复杂的查询需求,以便快速获取所需的信息。 6. **可视化与应用** - **交互式可视化**:开发用户友好的界面让用户能够直观地探索知识图谱的内容和关系。 - **应用场景开发**:将知识图谱应用于推荐系统、问答系统等领域以增强功能和服务质量。 #### 数据获取与清洗 构建高质量的知识图谱首先需要可靠的数据来源。这一步通常涉及从各种渠道收集数据,例如通过网络爬虫抓取网页信息或使用API接口从社交媒体平台获得数据等。此外还需要进行预处理步骤来提高数据的质量和可用性,常见的操作包括去重、格式化以及错误修正。 #### 实体识别与链接 命名实体识别(NER)是自动识别文本中特定类型实体的过程,这些可能的人名、组织机构名称或地点名称等。而实体链接则是将发现的每一个具体实例与其在已知知识库中的对应条目进行匹配的工作,这一过程对于确保知识图谱的一致性和准确性至关重要。 #### 关系抽取 关系抽取是从文本中提取实体之间关系的过程。依据所采用的方法不同可以分为基于模式和机器学习两种方式:前者依赖于预先定义的规则或模板;而后者则通过训练模型从大量标注数据集中自动地发现并抽取出新的关联信息。 #### 知识融合与推理 知识融合是指整合来自各种来源的知识,解决实体对齐等问题。逻辑推理则是指利用现有的事实进行推导从而生成新的知识。这两种方法都是提高图谱完整性和准确性的关键步骤。 #### 图谱存储与查询 为了高效管理和查询大规模的结构化数据集通常会选择使用专门设计用于处理复杂关系数据库系统作为存储平台,这些被称为**图数据库**的技术能够很好地支持复杂的关联性查询,并且需要开发有效的算法来优化性能和响应速度以满足实际需求。 #### 可视化与应用 交互式的可视化工具可以帮助用户更直观地理解和探索知识图谱的内容。此外,该技术的应用场景也非常广泛,包括但不限于智能搜索、个性化推荐系统以及问答平台等服务领域。 构建高质量的知识图谱是一项复杂但极具价值的任务,通过深入研究和实践上述关键技术可以开发出更加智能化高效的数据管理系统为各行业提供强有力的支持。
  • 嵌入研究
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    本研究综述全面回顾了知识图谱嵌入技术的发展历程、核心方法及最新进展,分析了该领域的主要挑战与未来趋势。 知识图谱(KG)是一种使用图形模型来描述知识并展示事物之间关联关系的技术。作为广泛采用的知识表示方法之一,知识图谱嵌入(KGE)的主要思想是将实体及其在知识图谱中的关系映射到连续的向量空间中,以简化操作的同时保留原有结构特征。
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    该文全面回顾了知识图谱领域的研究进展与核心理论,深入分析其构建方法、应用场景及未来发展趋势,为相关领域学者提供了宝贵参考。 知识图谱是一种用于存储和处理知识的模型与工具,在构建大规模语义网络的过程中整合各种实体概念及其间的语义关系,使计算机能够理解和处理这些信息。随着人工智能的发展,知识图谱成为推动AI实现更高级别智能行为的重要手段之一。 知识工程是将知识集成到计算机系统中以解决复杂问题的一门学科,而知识表示则专注于如何用适合计算机利用的形式来表达有关世界的信息。知识图谱的历史可以追溯至20世纪的人工智能和知识工程技术发展初期,当时主要关注让计算机模仿人类或合理地思考与行动。然而,随着研究的深入,人们发现要使计算机处理类似人类复杂问题,则需要大规模背景知识的支持;而传统的方法无法满足这一需求。 为解决此难题,研究人员开始探索构建大规模、语义丰富且质量优良的知识图谱方式。现代知识图谱具有以下核心优势: 1. **规模巨大**:包含数十亿关系和数百万实体的数据量保证了查询的高覆盖率。 2. **语义丰富**:覆盖众多的关系类型,处理复杂的查询并深入表达信息的能力更强。 3. **高质量**:通过大数据交叉验证及众包等方式确保知识图谱准确性和可靠性。 4. **结构友好**:采用RDF等标准组织数据,提高了检索和处理效率。 随着技术进步,越来越多大型的知识库被创建出来,例如Yago、WordNet、Freebase、Probase、NELL、CYC以及DBpedia。这些数据库各有特色,在不同领域内积累了大量知识,并且规模持续扩大中。 知识图谱的组成包括节点(代表实体)和边(表示关系)。逻辑层面定义了其结构框架,而物理层面上则决定了实际存储方式。每个实体通过一组属性来描述,以键值对的形式体现特征信息。 综上所述,我们可以看到知识图谱在人工智能及知识工程技术中的重要作用及其广泛应用价值,在语义搜索、自然语言处理、推荐系统和问答系统等领域发挥了巨大作用,并为机器理解和应用知识提供了基础框架,促进了计算机与人类智能行为的融合。
  • 构建
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    本文为读者概述了当前知识图谱构建领域的关键技术与方法,分析了各种表示、获取和融合知识的技术,并探讨了未来的发展趋势。 知识图谱构造技术综述 刘 峤 李 杨 段 宏 刘 瑶 秦志光 著
  • 构建(论文,19页)
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    本论文为一篇关于知识图谱构建技术的综述性文章,全文共19页。文中全面总结了当前知识图谱构建的主要方法和技术,探讨了其应用前景与挑战,并展望未来发展方向。 近年来,谷歌知识图谱技术引起了广泛关注。由于公开的技术资料较少,人们难以全面理解这一技术的内涵与价值。本段落从定义和技术架构出发,对构建知识图谱所涉及的关键技术进行了自底向上的详细解析。 首先,文章阐述了知识图谱的概念和核心内容,并提供了其构建框架。根据输入的知识素材抽象程度的不同,将其划分为三个层次:信息抽取层、知识融合层以及知识加工层。 其次,针对每一层级的技术现状进行了分类说明,逐步揭示了知识图谱技术的深层奥秘及其与其他学科领域的关联性。 最后,总结了当前在知识图谱构建过程中面临的重大挑战和关键问题。
  • 问答系统
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    本篇综述全面介绍了知识图谱问答系统的发展历程、关键技术及应用场景,旨在为研究者和开发者提供参考与借鉴。 《基于知识图谱的问答系统综述》这篇文章探讨了如何在知识库中进行问答系统的构建与实现。随着知识图谱的发展,有效理解和利用这些丰富的资源来生成恰当的答案成为了一个挑战。知识图谱是一种信息组织结构,能够清晰地反映出语义关系,并有助于从原始数据中提取文本中的实体、类别及其语义联系,进而通过直接匹配找到用户问题的答案。 目前已经构建并公开了许多知识库,如DBpedia、Freebase和YAGO等。这些知识库通常具有复杂的结构和高度异构性,对它们的访问成为问答系统面临的一大难题。虽然为访问这些结构化数据设计了SPARQL这样的查询语言,但只有少数专家和开发者能够熟练运用。相比之下,普通用户更倾向于用自然语言提问。因此,如何将自然语言问题转换成结构化的查询语句是基于知识图谱的问答系统的中心任务,并且近年来受到了广泛关注。 例如对于问题“哪些软件是由在加利福尼亚成立的组织开发的?”系统需要自动地将其转化为包含SPO(subject-property-object)三元组格式的SPARQL查询:SELECT DISTINCT ?uri WHERE { ?uri rdf:type dbo:Software. ?uri dbo:developer ?x1. ?x1 rdf:type dbo:Company. ?x1 dbo:foundationPlace dbr:California. } 在这个例子中,系统需要识别出问题中的关键实体(软件、公司、加利福尼亚)和关系(开发、成立地点),然后构建相应的查询结构。这涉及到自然语言处理(NLP)、信息检索以及知识表示学习等多个领域的技术。 为了实现这一目标,研究者们提出了多种方法,包括但不限于:1)基于模板的方法,通过预定义的模板匹配问题结构;2)基于机器学习的方法,训练模型识别问题模式并生成查询;3)基于深度学习的方法,利用神经网络理解自然语言并生成查询。 此外评估问答系统的性能也是一个重要的研究方向。通常涉及准确性、召回率和F1分数等指标,并且系统还需要具备一定的鲁棒性和泛化能力以处理各种复杂和模糊的问题。 基于知识图谱的问答系统旨在解决自然语言与结构化数据之间的差距,其发展依赖于自然语言处理技术的进步以及知识图谱的完善。未来的研究可能会更加关注如何提高问答系统的准确性和用户体验,并且有效地利用动态更新的知识库提供实时的信息服务。
  • PPT
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    本PPT旨在探讨和讲解知识图谱技术的核心概念、构建方法及其在信息检索与推荐系统中的应用,为观众提供深入理解这一领域的视角。 知识图谱是由谷歌率先提出的一种大规模语义网络知识库,其关键技术包括语义网和领域本体。Knowledge Graph是一个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。它的基本组成单位是“实体-关系-尾实体”三元组以及实体的属性值对。这些实体通过各种关系互相连接,形成了一个复杂的网络状的知识体系。从本质上讲,Knowledge Graph是以结构化的海量语义三元组为基础构建起来的。
  • 库实体对齐
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    本文综述了知识库实体对齐技术的发展历程、当前方法及挑战,并展望未来的研究方向。 知识库实体对齐技术综述以及与知识图谱相关技术的概述。这段文字属于综述性质的文章。