知识图谱与知识推理课件.ppt
知识图谱表示学习与推理方法综述
知识图谱表示学习与推理方法综述知识图谱作为一种将知识以图结构进行表示的方法，在信息检索、智能问答、推荐系统等领域起到了重要作用。
本文将综述不同的知识图谱表示学习与推理方法，以期深入了解知识图谱相关研究进展。
一、知识图谱表示学习方法1. 基于向量表示的方法基于向量表示的方法是目前应用最广泛的知识图谱表示学习方法之一。
这类方法通过将实体和关系表示为向量，将知识图谱中的三元组转换为低维连续向量表示。
代表性的方法有TransE、TransR、TransD 等，它们通过定义损失函数，学习实体和关系的向量表示，并将向量表示应用于知识图谱相关任务。
2. 基于图神经网络的方法图神经网络是一种能够处理图结构数据的神经网络模型。
在知识图谱表示学习中，图神经网络被广泛应用于学习实体和关系的表示。
例如，GCN、GraphSAGE和GAT等方法，通过图卷积操作和注意力机制，在保留图结构信息的同时学习实体和关系的表示。
3. 基于注意力机制的方法注意力机制可以帮助模型更加关注重要的信息，在知识图谱表示学习中也被广泛应用。
通过引入注意力机制，模型能够自动权衡不同实体和关系之间的重要性，从而更好地学习它们的表示。
代表性的方法有ConvE、ConvKB和RotatE等，它们通过使用卷积或旋转操作，并结合注意力机制，学习知识图谱中实体和关系的表示。
二、知识图谱推理方法1. 基于规则推理的方法基于规则推理的方法是传统推理方法中的一种。
它通过定义规则，如IF-THEN规则，对知识图谱进行推理。
这些规则可以是人工定义的，也可以通过数据驱动的方式学习得到。
基于规则推理的方法可以对知识图谱中的隐含关系进行推断，拓展图谱的知识。
2. 基于图神经网络的方法在知识图谱推理中，图神经网络也被广泛应用。
通过在图结构数据上进行消息传递和聚合，图神经网络能够获取全局和局部的信息，从而实现推理。
例如，GAT、R-GCN和KGNN等方法，在知识图谱推理中取得了显著的效果。
知识图谱表示学习与推理方法综述
知识图谱表示学习与推理方法综述在当今信息时代，海量的知识信息不断涌入人们的生活中。
为了更好地组织和利用这些知识，知识图谱成为了一种重要的信息表示和推理方法。
本文将综述知识图谱表示学习与推理方法的研究进展，并探讨其应用领域及未来发展趋势。
一、知识图谱表示学习方法1.1 图表示学习方法图表示学习方法是指通过将知识图谱中的各个实体和关系映射为低维向量表示，从而捕捉它们之间的语义关联。
常用的图表示学习方法包括传统的基于矩阵分解的方法（如SVD、PCA等）以及近年来兴起的基于深度学习的方法（如Graph Convolutional Networks、Graph Attention Networks等）。
1.2 文本表示学习方法文本表示学习方法是指通过自然语言处理技术将文本中的实体和关系转化为向量表示。
常用的文本表示学习方法包括基于词袋模型的方法（如TF-IDF、Word2Vec等）以及基于深度学习的方法（如BERT、ELMo等）。
1.3 融合方法融合方法是指将图表示学习和文本表示学习相结合，以充分利用知识图谱和文本信息。
常用的融合方法包括将图嵌入和文本嵌入通过适当的融合策略进行组合，以得到更全面和丰富的知识表示。
二、知识图谱推理方法2.1 逻辑推理逻辑推理是指通过逻辑规则和推理机制来推导新的知识。
常用的逻辑推理方法包括基于规则的推理和基于图搜索的推理等。
2.2 神经网络推理神经网络推理是指利用深度学习技术进行知识图谱推理，常用的方法包括Graph Neural Networks、知识图谱补全等。
2.3 融合方法融合方法是指将不同的推理方法相结合，以增强推理的能力。
融合方法可以将逻辑推理和神经网络推理相结合，也可以将推理与图谱表示学习相结合，以实现更强大的推理效果。
三、应用领域知识图谱表示学习与推理方法在许多领域都取得了广泛应用。
3.1 智能问答通过将问题和知识图谱中的实体和关系进行表示学习，可以实现智能问答系统。
人工智能导论-第2章 逻辑推理3 - 知识图谱
目标谓词只有一个正例ℎ(David, Mike)。
反例在知识图谱中一般不会显式给出，但可从知
识图谱中构造出来。如从知识图谱中已经知道
(David, James)成立，则ℎ(David,
James)可作为目标谓词的一个反例，记为
ෞ− = 0
NA
(, )
ෞ+ = 1
ෞ− = 2
0.74
e(, )
ෞ+ = 0
ෞ− = 1
NA
(, )
ෞ+ =
ෞ− =
1.32
e(, )
ෞ+ = 0
ෞ− =0
NA
e(, )
ෞ+ = 0
ෞ− = 0
ෞ+ = 1
ෞ− = 3
0.32
(, )
ෞ+ = 0
ෞ− = 1
NA
(, )
ෞ+ = 0
ෞ− = 1
NA
(, )
ෞ+ = 0
ෞ− = 0
NA
(, )
ෞ+ = 0
ෞ− = 0
NA
(, )
ෞ+ = 1
ෞ− = 3
0.32
(, )
ෞ+ = 0
ෞ− = 1
NA
(, )
ෞ+ = 0
ෞ− = 1
NA
(, )
ෞ+ = 0
知识图谱构建技术的探索路径与演进 从知识表达到知识推理
知识图谱构建技术的探索路径与演进从知识表达到知识推理知识图谱构建技术的探索路径与演进：从知识表达到知识推理知识图谱是一种结构化的知识表示方法，通过将实体、属性和关系组织成图的形式，为计算机系统提供了一种全面、准确、可扩展的知识存储和推理能力。
知识图谱的构建技术已经取得了长足的进展，从最初的知识表达到如今的知识推理，探索路径也在不断演进。
一、知识表达知识表达是构建知识图谱的第一步，它涉及到将自然语言中的知识转化为计算机可理解的形式。
最早的知识表达方法是基于人工编码的，即由领域专家手动创建知识模式，并将其转化为机器可读的形式。
这种方法面临着知识获取效率低、可扩展性差等挑战。
随着自然语言处理和机器学习的发展，基于数据驱动的知识表达方法逐渐崭露头角。
这种方法通过从大规模文本数据中挖掘知识，将其转为结构化的形式，并构建知识图谱。
这种方法可以大大提高知识获取的效率和覆盖广度，但仍然存在着知识不准确、知识冲突等问题。
二、知识融合由于知识的来源多样性和不确定性，单一的知识表达方式往往无法满足实际应用的需求。
知识融合是解决这一问题的关键技术，它通过将来自不同知识源的知识进行合并和整合，生成更完善、一致的知识图谱。
知识融合技术包括实体对齐、关系抽取、属性合并等。
实体对齐通过比较不同知识图谱中的实体，并找到其在不同图谱中的对应关系，实现知识的一致性。
关系抽取通过从文本中识别出实体之间的关系，丰富知识图谱中的关系信息。
属性合并则是将来自不同知识源的属性进行整合，消除冗余和矛盾。
三、知识推理知识推理是知识图谱的核心能力，它使得计算机能够根据已有的知识进行思考和推断，完成更复杂的任务。
知识推理可以分为基于规则的推理和基于统计的推理两种方式。
基于规则的推理是指通过定义一系列逻辑规则，根据已有的知识进行推理。
这种方法的优势在于其可解释性强，但是需要手动编写规则，且规则的维护和更新成本较高。
基于统计的推理则是通过学习大规模数据中的模式和规律，自动推理出新的知识。
知识图谱 ppt课件
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第四章 知识图谱
一、万维网之父---蒂姆·伯纳斯·李
1989.3 提出超文本 （http）嫁接因特网 1990.11.12 提出超链接(html)万维网 1994.10 在MIT成立万维网联盟W3C 1999 提出语义万维网 2014.4.15 获颁“千年技术奖” 2016 获颁“图灵奖”
重大发明：统一资源标识符URI
一、知识图谱
2012年5月16日，Google提出Knowledge Graph：
利用网络多源数据构建的知识库增强语义搜索，提升搜索质量
The world is not made of strings，but is made of things.
概念
关系 实体
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第四章 知识图谱
一、知识图谱
3、属性在开始标签内用键值对指定，属性名不能重复
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第四章 知识图谱
二、万维网知识描述语言
2、资源描述框架RDF与链接数据
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RDF作用：
1、保证内容有 准确含义 2、内容可以被 理解并处理 3、通过内容集 成进行自动数 据处理
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第四章 知识图谱
二、万维网知识描述语言
2、资源描述框架RDF与链接数据
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知识卡片
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第四章 知识图谱
一、知识图谱
●知识卡片的作用： ◔让搜索更有深度和广度 ◑找到最想要的信息
◕提供最全面的摘要
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第四章 知识图谱
01
知识图谱
02
本体知识表示
03 万维网知识表示
04 知识图谱的现状及发展应用
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第四章 知识图谱
第13章++知识图谱与知识推理
第13章知识图谱与知识推理王泉中国科学院大学网络空间安全学院2016年11月•13.1概述•13.2知识图谱构建•13.3 知识图谱中的知识推理–13.3.1 表示学习技术–13.3.2 张量分解技术–13.3.3 路经排序算法•13.4 本章小结•13.1概述•13.2知识图谱构建•13.3 知识图谱中的知识推理–13.3.1 表示学习技术–13.3.2 张量分解技术–13.3.3 路经排序算法•13.4 本章小结实体和关系•实体 (entity)：现实世界中可区分、可识别的事物或概念–客观对象：人物、地点、机构–抽象事件：电影、奖项、赛事•关系 (relation)：实体和实体之间的语义关联–BornInCity, IsParentOf, AthletePlaysForTeam•知识图谱 (knowledge graph)：实体和关系所构成的异质、有向图，是表征实体间语义关联的语义网络−节点代表实体−边代表不同类型的关系 (异质) −两个节点之间有边相连表明它们之间存在相应关系 −边是有向的表明关系是非对称的•三元组 (triple/triplet)：也称事实 (fact)，是最基本的知识存储方式，表现为(主语, 谓词, 宾语)形式(Tom, BornInCity, Paris)(Tom, LivedInCity, Lyon)(Tom, Nationality, France) (Tom, ClassMates, Bob)(Paris, CityLocatedInCountry, France) (Lyon, CityLocatedInCountry, France) (Bob, BornInCity, Paris)•三元组 (triple/triplet)：也称事实 (fact)，是最基本的知识存储方式，表现为(主语, 谓词, 宾语)形式BornInCity(Tom,Paris) LivedInCity(Tom,Lyon) Nationality(Tom,France) ClassMates(Tom,Bob) CityLocatedInCountry(Paris,France) CityLocatedInCountry(Lyon,France) BornInCity(Bob,Paris)谓词逻辑/一阶逻辑表达式•模式 (schema)：除三元组以外的高级知识形式–实体语义类别间的从属关系•(Athlete, SubclassOf, Person)•(City, SubclassOf, Location)•(Country, SubclassOf, Location)–关系的定义域(domain)和值域(range)•(AthletePlaysForTeam, Domain, Athlete)•(AthletePlaysForTeam, Range, SportTeam)•(CityLocatedInCountry, Domain, City)•(CityLocatedInCountry, Range, Country)•知识图谱的作用–知识图谱能够提供海量、有组织的知识体系，使机器语言认知、概念认知成为可能，进而为自然语言处理和理解相关任务提供技术支撑–知识图谱为海量无结构数据提供了结构化的存储方式，方便计算机储存和管理信息–知识图谱还能借助其图结构和海量知识，帮助学习和发现事物之间的关联规律，理解事物全貌•研究现状及应用前景国际Read the WebResearch Project at Carnegie Mellon University中国教育合作项目Representing and Reasoning Knowledge目录•13.1概述•13.2知识图谱构建•13.3 知识图谱中的知识推理–13.3.1 表示学习技术–13.3.2 张量分解技术–13.3.3 路经排序算法•13.4 本章小结知识图谱构建•几种主流构建方式NELL专家人工创建•典型代表：WordNet [Miller, 1995]•方法优点–知识的准确性高–知识的完备性高，较少出现知识缺失问题•方法缺点–人力和时间成本极高–知识的覆盖面有限，知识图谱的规模有限–知识的实时更新较难，滞后性严重大众协作编辑创建•典型代表：Freebase [Bollacker et al., 2008], Wikidata •方法优点–知识的准确性较高–知识的覆盖面广，知识图谱的规模大•方法缺点–人力和时间成本较高–知识的完备性较差，知识缺失现象较为普遍–知识的实时更新较难，滞后性严重基于信息抽取自动创建•典型代表：NELL [Carlson et al., 2010], YAGO [Suchanek et al., 2007] –指定关系类型，通过人工标注的种子知识，自动实现关系抽取•方法优点–人力和时间成本较低–知识的覆盖面广，知识图谱的规模大–知识的实时更新较为容易•方法缺点–依赖众多NLP任务，错误累积问题严重，知识准确性较低–知识的完备性较差，知识缺失现象较为普遍目录•13.1概述•13.2知识图谱构建•13.3 知识图谱中的知识推理–13.3.1 表示学习技术–13.3.2 张量分解技术–13.3.3 路经排序算法•13.4 本章小结•知识推理 (knowledge inference)：根据知识图谱中已有的知识，推断出新的、未知的知识(Tom, BornInCity, Paris)(Tom, LivedInCity, Lyon)(Tom, Nationality, France) (Tom, ClassMates, Bob)(Paris, CityLocatedInCountry, France) (Lyon, CityLocatedInCountry, France) (Bob, BornInCity, Paris)(Bob, Nationality, France)•知识推理 (knowledge inference)：根据知识图谱中已有的知识，推断出新的、未知的知识(Tom, BornInCity, Paris)(Tom, LivedInCity, Lyon)(Tom, Nationality, France)(Tom, ClassMates, Bob)(Paris, CityLocatedInCountry, France)(Lyon, CityLocatedInCountry, France)(Bob, BornInCity, Paris)(Bob, Nationality, France)提高知识的完备性，扩大知识的覆盖面知识推理方法•表示学习技术–TransE [Bordes et al., 2013], TransH [Wang et al., 2014], TransR [Lin et al., 2015]•张量分解技术–RESCAL [Nickel et al., 2011], TRESCAL [Chang et al., 2014] •路径排序算法–PRA [Lao and Cohen, 2010], CPRA [Wang et al., 2016]目录•13.1概述•13.2知识图谱构建•13.3 知识图谱中的知识推理–13.3.1 表示学习技术–13.3.2 张量分解技术–13.3.3 路经排序算法•13.4 本章小结表示学习技术•核心思想–将符号化的实体和关系在连续向量空间进行表示–简化操作与计算的同时最大程度保留原始的图结构•基本流程–将实体和关系在隐式向量空间进行表示（向量/矩阵/张量）–定义打分函数，衡量每个三元组成立的可能性–根据观测三元组构造优化问题，学习实体和关系的表示•位移假设 (translation assumption)： –China – Beijing = France – Paris = <capital-of> –Beijing + <capital-of> = China–Paris + <capital-of> = FranceTransE实体表示：向量 e i关系表示：向量 r k 位移操作：e i +r k ≈e j三元组打分：f e i ,r k ,e j =e i +r k −e j 1e i +r k ≈e j•实体和关系的向量空间表示–实体：向量e∈ℝd–关系：向量r∈ℝd•打分函数定义–距离模型：f e i,r k,e j=e i+r k−e j1f e i,r k,e j=+−•优化问题构造–观测三元组（正例）得分 f e i ,r k ,e j –相应未观测三元组（负例）得分 f e i ′,r k ,e j ′ –排序损失：若正负例得分差距大于给定阈值 δ，损失为零；否则损失大于零–排序损失最小化：正负例得分差距尽可能大min e i ,r k ��δ+f e i ,r k ,e j −f e i ′,r k ,e j ′+t −∈N t +t +∈OTransE 模型拓展•动机：弥补TransE 在自反/多对一/一对多型关系上的不足 –自反型关系：e i ,r k ,e j ∈O ,e j ,r k ,e i ∈O –多对一型关系：∀ i ∈1,⋯,n ,e i ,r k ,e j ∈O –一对多型关系： ∀ j ∈1,⋯,m ,e i ,r k ,e j ∈Oe i +r k −e j =0,e j +r k −e i =0 ⇒r k =0,e i =e j e i +r k −e j =0,∀ i ∈1,⋯,n ⇒e 1=e 2=⋯=e n e i +r k −e j =0,∀ j ∈1,⋯,m ⇒e 1=e 2=⋯=e mTransH和TransR模型•解决方案：同一实体在不同关系下有不同的表示–TransH：关系专属超平面(relation-specific hyperplanes)–TransR：关系专属投影矩阵(relation-specific projection matrices)TransH TransR•实体和关系的向量空间表示–实体：向量e∈ℝd–关系：位移向量r∈ℝd，超平面法向量w∈ℝd•打分函数定义–头实体投影：e⊥i=e i−w k T e i w k–尾实体投影：e⊥j=e j−w k T e j w k–位移操作：e⊥i+r k≈e⊥j–距离模型：f e i,r k,e j e i−w k T e i w k+r k−e j−w k T e j w k1•优化问题构造–观测三元组（正例）得分 f e i ,r k ,e j –相应未观测三元组（负例）得分 f e i ′,r k ,e j ′ –排序损失：若正负例得分差距大于给定阈值 δ，损失为零；否则损失大于零–排序损失最小化：正负例得分差距尽可能大min e i ,r k ��δ+f e i ,r k ,e j −f e i ′,r k ,e j ′+t −∈N t +t +∈O•实体和关系的向量空间表示–实体：向量e∈ℝd–关系：位移向量r∈ℝd，投影矩阵M∈ℝd×d •打分函数定义–头实体投影：e⊥i=M k e i–尾实体投影：e⊥j=M k e j–位移操作：e⊥i+r k≈e⊥j–距离模型：f e i,r k,e j M k e i+r k−M k e j1TransR 模型•优化问题构造–观测三元组（正例）得分 f e i ,r k ,e j –相应未观测三元组（负例）得分 f e i ′,r k ,e j ′ –排序损失：若正负例得分差距大于给定阈值 δ，损失为零；否则损失大于零–排序损失最小化：正负例得分差距尽可能大min e i ,r k ��δ+f e i ,r k ,e j −f e i ′,r k ,e j ′+t −∈N t +t +∈O统一框架•相同的优化方式•不同的实体/关系表示方式和打分函数 min e i ,r k ��δ+f e i ,r k ,e j −f e i ′,rk ,e j ′+t −∈N t +t +∈O目录•13.1概述•13.2知识图谱构建•13.3 知识图谱中的知识推理–13.3.1 表示学习技术–13.3.2 张量分解技术–13.3.3 路经排序算法•13.4 本章小结张量分解技术•核心思想–将知识图谱表示成张量 (tensor) 形式，通过张量分解 (tensor factorization/decomposition) 实现对未知事实的判定•典型应用–链接预测：判断两个实体之间是否存在某种特定关系–实体分类：判断实体所属语义类别–实体解析：识别并合并指代同一实体的不同名称•张量表示–知识图谱 = 三阶张量X∈ℝn×n×m–n为实体数目，m为关系数目–x ijk=1 表示e i和e j之间存在关系r k •张量分解•实体解析–根据实体的向量表示计算其相似度TRESCAL模型•动机：解决输入张量高度稀疏所带来的过拟合问题–<capital-of>：头实体仅能为城市实体，尾实体仅能为国家实体•解决方案：子张量分解(sub-tensor factorization)目录•13.1概述•13.2知识图谱构建•13.3 知识图谱中的知识推理–13.3.1 表示学习技术–13.3.2 张量分解技术–13.3.3 路经排序算法•13.4 本章小结路径排序算法•问题定义•核心思想–以两个实体间的路径作为特征，来判断它们之间可能存在的关系•基本流程–特征抽取：生成并选择路径特征集合–特征计算：计算每个训练样例的特征值–分类器训练：根据训练样例，为每个关系训练一个二分类分类器PRA模型•核心思想：以路径作为特征训练关系专属分类器–路径：连接两个实体的关系序列•特征抽取–随机游走，广度优先搜索，深度优先搜索•特征计算–随机游走概率，布尔值（出现/不出现），出现频次/频率•分类器训练–单任务学习：为每个关系单独训练一个二分类分类器–多任务学习：将不同关系进行联合学习，同时训练它们的分类器•规则自动挖掘–根据分类器权重自动挖掘并筛选可靠规则目录•13.1概述•13.2知识图谱构建•13.3 知识图谱中的知识推理–13.3.1 表示学习技术–13.3.2 张量分解技术–13.3.3 路经排序算法•13.4 本章小结知识图谱•知识图谱 (knowledge graph)：实体和关系所构成的异质、有向图，是表征实体间语义关联的语义网络−节点代表实体−边代表不同类型的关系 (异质)−两个节点之间有边相连表明它们之间存在相应关系−边是有向的表明关系是非对称的知识图谱构建•几种主流构建方式NELL知识推理•知识推理 (knowledge inference)：根据知识图谱中已有的知识，推断出新的、未知的知识(Tom, BornInCity, Paris)(Tom, LivedInCity, Lyon)(Tom, Nationality, France)(Tom, ClassMates, Bob)(Paris, CityLocatedInCountry, France)(Lyon, CityLocatedInCountry, France)(Bob, BornInCity, Paris)(Bob, Nationality, France)提高知识的完备性，扩大知识的覆盖面•核心思想–将符号化的实体和关系在连续向量空间进行表示–简化操作与计算的同时最大程度保留原始的图结构•基本流程–将实体和关系在隐式向量空间进行表示（向量/矩阵/张量）–定义打分函数，衡量每个三元组成立的可能性–根据观测三元组构造优化问题，学习实体和关系的表示•相同的优化方式•不同的实体/关系表示方式和打分函数 min e i ,r k ��δ+f e i ,r k ,e j −f e i ′,r k,e j ′+t −∈N t +t +∈O张量分解技术•核心思想–将知识图谱表示成张量 (tensor) 形式，通过张量分解 (tensor factorization/decomposition) 实现对未知事实的判定路径排序算法•核心思想–以两个实体间的路径作为特征，来判断它们之间可能存在的关系•基本流程–特征抽取：生成并选择路径特征集合•随机游走，广度优先搜索，深度优先搜索–特征计算：计算每个训练样例的特征值•随机游走概率，布尔值（出现/不出现），出现频次/频率–分类器训练：根据训练样例，为每个关系训练一个二分类分类器•单任务学习：为每个关系单独训练一个二分类分类器•多任务学习：将不同关系进行联合学习，同时训练它们的分类器。
知识图谱构建与推理中的知识表示与推理模型研究
知识图谱构建与推理中的知识表示与推理模型研究知识图谱是一种以图为基础的知识表示和推理模型，它通过将现实世界中的实体、关系和属性等知识以结构化的方式组织起来，为机器理解和推理提供了一种有效的方法。
知识图谱构建与推理中的知识表示与推理模型研究是一个重要的领域，在人工智能和自然语言处理等领域有着广泛的应用。
知识表示是指将现实世界中的知识转化为计算机能够理解和处理的形式。
在知识图谱中，实体、关系和属性通常被表示为三元组的形式：(实体，关系，实体)。
这种结构化的表示方式使得知识可以以一种清晰且易于理解的方式被机器处理。
为了构建准确而完备的知识图谱，需要有效地从海量的文本和非结构化数据中提取和抽象知识，并进行实体识别、关系抽取和属性提取等任务。
在知识推理方面，常用的推理方法有基于规则的推理、基于逻辑的推理和基于统计的推理等。
基于规则的推理是一种基于事先定义的规则进行推理的方法，它可以根据特定的规则和先验知识对新的问题进行推理。
基于逻辑的推理使用数理逻辑的原理进行推理，它可以精确地表达问题和推理过程。
基于统计的推理通过利用大规模数据和统计模型进行推理，可以从数据中发现规律和模式，从而进行推理。
此外，知识图谱还可以应用于各种领域的问题。
例如，在自然语言处理中，知识图谱可以用于实体链接和指代消解等任务，通过将文本中的实体与知识图谱中的实体进行关联，帮助机器更好地理解文本的含义。
在问答系统中，知识图谱可以用于回答与知识图谱相关的问题，通过对知识图谱的推理，为用户提供准确且全面的答案。
在智能推荐系统中，知识图谱可以用于构建用户兴趣模型和物品关系模型，为用户推荐个性化的信息和产品。
然而，知识图谱构建与推理中还存在一些挑战和问题。
首先，构建一个准确而完备的知识图谱需要耗费大量的人力和时间资源，因为需要从大量的非结构化数据中抽取和整合知识。
其次，知识图谱的维护和更新也是一个挑战，因为现实世界中的知识是不断变化和更新的，需要及时进行更新和修订。
知识图谱的构建与推理研究
知识图谱的构建与推理研究一、概述知识图谱是一种表示和推理知识的方法，它结合了人工智能、自然语言处理、图像识别、大数据等多个领域的能力，能够建模和推理复杂的关系网络，提供更高效、更准确的知识服务。
目前，知识图谱已被广泛应用于智能问答、智能客服、智能图像搜索、智能推荐等各个领域。
二、知识图谱的构建1.数据采集知识图谱的构建首先需要大量的数据，这些数据可以来自于各种数据源，包括结构化数据、非结构化数据、半结构化数据等。
在数据采集的过程中，需要考虑以下几个方面：（1）数据来源的可靠性为了保证知识图谱的准确性和可信度，需要从可靠的数据来源进行数据采集。
在选择数据来源时，可以考虑一些权威的数据发布机构、公共数据集等。
（2）数据的语义一致性在数据采集的过程中，需要确保数据的语义一致性。
通常情况下，需要对采集的数据进行预处理或清洗，以保证数据的准确性和一致性。
（3）数据的覆盖度和相关性在构建知识图谱时，需要考虑数据的覆盖度和相关性。
在数据采集的过程中，需要采集与知识图谱相关的数据，以尽可能地提高知识图谱的完整性和可用性。
2.数据解析和实体识别在采集到的数据中，需要对实体进行识别和抽取。
实体通常指人、地点、组织、事件等具有独立意义的概念或者对象。
实体识别可以使用一些自然语言处理技术，如分词、命名实体识别等。
3.属性和关系抽取除了实体识别，还需要对实体之间的属性和关系进行抽取。
属性通常指实体的特征或属性，可以通过文本特征提取或者数据挖掘方法来实现。
关系通常指实体之间的联系，一般涉及到实体间的连边和权重。
4.知识表示知识表示是将采集到的数据表示为知识图谱的节点和边的过程。
在知识表示过程中，需要为实体和关系定义唯一的标识符，并将它们映射为图谱的节点和边。
5.知识融合知识融合是将来自不同数据源的知识整合在一起，形成一个完整的知识图谱。
在知识融合的过程中，需要解决各个数据源之间的语义映射和信息冲突等问题。
三、知识图谱的推理1.知识表示学习知识图谱的推理需要对图谱节点和边的表示进行学习。
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• 语义关系属性。
• 关系事实 (, , )
• ：头部实体
• ：关系属性
• ：尾部实体
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推理机制
• 相等变换：如 ∧ − • 假言推理（三段论）：如果 − 且 则 • : ∀ (, ) − (, ) • : ∃ (() ∧ ()) − () ∧ () • : (, ) − ∃ (, ) • ...
知识图谱与知识推理
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知识图谱与知识推理
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• 知识图谱
• 也称科学知识图谱，它通过将应用数学、图形学、信息可视化 技术、信息科学等学科的理论与方法与计量学引文分析、共现 分析等方法结合
Prolog语句： (select (?w ?z)
(q- ?w !dom:locationIn ?x) (q- ?x !dom:happen ?y) (q- ?y !dom:lead ?z))
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User 王华 褚歆辰 李由莉 吴朗
Event null Congestion null Congestion
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知识图谱和推理实例
⊑∃ 北京路发生追尾。
⊑ 追尾被定义为一种交通事故。
∃⊑ 发生事故会导致拥堵。
推理规则：
如果用户所在的道路发 生交通事故，则用户被 堵在路上。
王华 褚歆辰 李由莉 吴朗
？
哪些用户被 堵在路上？
？
？
？
最新.
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知识图谱和推理实例
• AllegroGraph
– 一种图数据库； – 存储(主语, 谓语, 宾语)三元组 – 支持SPARQL和 Prolog； – 在内建的推理机上进行推理；
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已有的知识图谱
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知识图谱历史
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• 问答
知识图谱的应用
• 精准搜索
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知识图谱与知识推理
• 知识图谱概述 • 知识图谱发展历史与现有应用 • 知识图谱基本概念 • 基于符号的知识图谱表示与推理 • 知识图谱与推理实例
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知识图谱概览(基于符号的表示)
• 知识图谱本质上是一种语义 网络，其：
• 并利用可视化的图谱形象地展示学科的核心结构、发展历史、 前沿领域以及整体知识架构达到多学科融合目的的现代理论。
• 为学科研究提供切实的、有价值的参考。
• 知识图谱
• 实体及其之间的关系图； 最新.
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知识图谱基础
• 知识图谱的本质：知识库、语义网络； • 知识库：知识的数据库； • 例如：是一个知识库；
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基于符号的知识表示与推理
• 符号表示知识方法及实现 • 逻辑表示法：
∀ () ⇔ () ∧ () ∧¬∃()
• 用于描述谓词之间关系的公理；
• 语义网络表示法
• 框架表示法
• 表示与该框架相关的对象集合；
• 脚本表示法
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• 是一个事件序列，包含了一组紧密
框 架 例 子
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语义网中的推理
• 语义网中通常使用的语义关系 • (概念之间的继承关系) • (整体与部分关系) • 领域特定的语义关系
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知识图谱与知识推理
• 知识图谱概述 • 知识图谱发展历史与现有应用 • 知识图谱基本概念 • 基于符号的知识图谱表示与推理 • 知识图谱与推理实例
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知识图谱和推理实例
以交通事件 图谱为例
• 知识图谱的形式：、图数据库；
• 提供了资源的通用描述方式:
• 图数据库是指以图作为数据结构存储和查询数据的数据库；
• 例如：、等；
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• 年提出语义网的概念
• 通过给全球信息网上的文档（如：标准通用标记语 言下的一个应用）添加能够被计算器所理解的语义 “元数据”（），从而使整个互联网成为一个通用的 信息交换媒介