知识图谱完成:现状与技术综述

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知识图谱完成(Knowledge Graph Completion, KGC)是当前知识图谱构建与相关应用中的研究热点,其目标在于通过预测知识图谱中缺失的实体或关系,挖掘未知事实,从而丰富和完整知识图谱的结构。这项工作在陕西长安大学信息工程学院的研究团队的支持下进行,由作者Zhechen、Yuehan Wang、Binzao、Jingcheng、Xinzao和Zongtao Duan共同完成,部分资助来源于陕西省科技厅的关键技术研发计划项目。 KGC的定义涵盖了多种类型,包括实体链接(Entity Linking)、关系抽取(Relationship Extraction)、属性填充(Property Inference)等。这些任务旨在解决知识图谱中的信息不完整性问题,对于提升搜索引擎、推荐系统和自然语言处理等领域的能力至关重要。 KGC技术主要分为传统方法和基于表示学习的方法两大类。传统方法通常依赖于规则、统计模型或推理规则,例如基于路径的规则、基于模板的方法和基于逻辑推理的模型。这些方法依赖于预先定义的规则库或领域专家知识,虽然准确度可能受到规则完备性和领域知识限制,但执行效率相对较高。 另一方面,基于表示学习的方法(如TransE、TransH、TransR、DistMult和ComplEx等)则利用神经网络模型来学习实体和关系的嵌入表示,通过计算潜在向量之间的相似度来推断缺失的关系。这些模型利用大规模的无监督学习,能够在没有显式规则的情况下捕捉实体和关系之间的复杂关系,从而在性能上超越了传统方法,尤其是在大规模数据集上表现出色。 近年来,随着深度学习的发展,越来越多的模型被提出,如Graph Neural Networks (GNNs) 和 Transformer架构在KGC中展现出强大的潜力,它们能够处理更复杂的图结构,并且可以自适应地学习节点和边的表示。此外,还出现了结合传统方法和深度学习的优势的混合模型,以及在KGC中考虑实体间的动态变化和时间序列信息的时序知识图谱模型。 总结来说,知识图谱完成是一个多角度、多层次的研究领域,涵盖了理论方法、模型设计、数据挖掘和应用实践等多个环节。随着技术的不断进步,KGC将继续推动人工智能的发展,为智能问答、信息检索、推荐系统等应用场景提供更为精准和全面的知识支持。