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与创始人交个朋友
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在人工智能的浪潮中,知识图谱与大模型的结合正开启智能科技的新纪元。一个系统能够理解复杂的查询,提供精准的答案,甚至预见我们的需求——从科幻小说中的场景变成了真真切切我们正在构建的智能未来。今天同桌将带您深入探索知识图谱与大模型如何相辅相成,共同铺就通往明天的创新之路。
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一、知识抽取的概念
知识图谱中的知识抽取(Knowledge Extraction)是指从各种非结构化或半结构化的数据中自动识别、提取出有价值的知识、提取实体及其相互关系,并将其转化为结构化的形式,并将这些信息整合到知识图谱进行存储、管理和推理的过程。
这些数据源可能包括但不限于结构化数据库、半结构化文档(如网页、XML/JSON文件、电子表格等)以及非结构化文本(如新闻文章、研究报告、社交媒体帖子等)。知识抽取是构建知识图谱的关键步骤,旨在将原始数据中的潜在知识显式化,形成可被机器理解和利用的语义网络。
实现知识抽取通常涉及以下关键步骤:
实体识别(Entity Recognition):
从文本中识别出命名实体(Named Entities),如人名、地名、组织名等。
例如,在句子“杭州是很卷的城市”中,知识抽取会识别出“杭州”为一个地名实体。
关系抽取(Relation Extraction):
确定文本中实体之间的语义关系,如“属于”、“位于”、“创立者”等。
举例,从句子“林黛玉是红楼梦中的人物”中抽取出“林黛玉”与“红楼梦”之间的“属于”关系。
属性值对抽取(Attribute-Value Pair Extraction):
提取实体的属性和对应的值,例如“创始人”和对应的“人名”。
举例:“故宫位于中国北京市中心,始建于明朝。”,可以抽取出以下属性值对:
(故宫, 位置, 中国北京市中心)
(故宫, 始建于, 明朝)
共指消解(Coreference Resolution):
解决文本中对同一实体的不同表述或引用问题。
举例:“马云是阿里巴巴的创始人。他是一位著名的企业家。”在这个句子中,“他”指的是“马云”。共指消解的目的是理解文本中代词所指的具体实体。
实体链接(Entity Linking):
将识别出的实体与知识图谱中的相应实体(如 Wikidata 或百度百科上的条目)关联起来,确保同一实体在不同上下文中得到一致标识。
举例:“周杰伦是一位著名的台湾歌手,他的歌曲《青花瓷》广受欢迎。”在这个句子中,“周杰伦”是一个已知的实体。
开放关系抽取(Open Relation Extraction):
旨在识别文本中未明确列出的新关系类型,这些关系类型可能在训练数据中未明确出现。
举例:“长城是中国的象征,比自由女神像还要古老。”开放关系抽取可以抽取出关系“比...还要古老”连接着“长城”和“自由女神像”。
事件抽取(Event Extraction):
识别文本中的事件及其参与者、时间、地点等信息。
举例:“新郎新娘将于5月21日于迪士尼结婚。”“结婚”事件涉及新郎、新娘、婚礼日期和地点等要素。
文本解析(Text Parsing):
使用自然语言处理技术解析文本结构,如句法和语义分析。
知识融合(Knowledge Fusion):
将抽取的实体和关系融合到现有的知识图谱中,将知识片段,形成一致且无冲突无重复的知识库。
质量评估与清洗(Quality Assessment and Cleaning):
评估抽取知识的质量,并进行必要的清洗和修正。
知识更新(Knowledge Update):
定期更新知识图谱,以反映最新的信息。
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二、知识抽取的方法
知识抽取的方法多样,涵盖了从基于规则和模式匹配的传统技术,到现代的统计学习、机器学习,以及先进的深度学习和自然语言处理技术。这些方法各有优势,能够针对不同的数据源特性和任务需求,提供定制化的解决方案。
基于规则的方法通过预定义的启发式规则,对文本进行解析和信息提取。而模式匹配技术则利用正则表达式等工具,识别文本中的结构化模式,快速定位所需信息。这两种方法在处理特定格式的文档或已知结构的数据时,尤为有效。
统计学习方法则侧重于从大规模数据中发现潜在的模式和关联,通过计算和统计分析,实现对实体和关系的识别。
机器学习技术进一步扩展了这一概念,通过训练模型识别复杂的模式,尤其适用于标注数据充足的场景。 深度学习作为机器学习的子集,通过构建复杂的神经网络模型,能够处理更加复杂的数据表示和学习任务。自然语言处理技术则专门针对语言的复杂性,提供了从词法分析到语义理解的一系列工具,为知识抽取任务提供了强大的支持。
在实际操作中,单一的方法往往难以应对所有挑战。因此,实践中常常采用多种方法的组合,以实现更准确、更全面的知识抽取。例如,可以先使用基于规则的方法提取候选信息,再利用机器学习模型进行精确的实体识别和关系分类。
知识抽取的结果需要以一种标准化的方式进行编码,以便于后续的处理和应用。RDF(Resource Description Framework)和OWL(Web Ontology Language)是两种广泛使用的知识表示标准。RDF通过主题-谓语-宾语的三元组结构,简洁地描述资源及其关系。OWL则是一种更加丰富的本体语言,用于构建复杂的知识模型和推理规则。
最终,抽取出的知识被整合到知识图谱中,形成节点(实体)、边(关系)以及节点属性的明确表述。
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三、知识抽取框架
以下是一些知识抽取框架的简单介绍:
序号 | 框架名称 | 介绍 | 开发者/公司 | 适用场景 | 官网/GitHub链接 |
1 | DeepKE | 支持多种知识抽取任务,如命名实体识别、关系抽取和属性抽取。 | 浙江大学 | 适用于多种语言和领域的知识抽取。 | GitHub |
2 | OneKE | 大模型知识抽取框架,具备中英文双语、多领域多任务的泛化知识抽取能力。 | 蚂蚁集团、浙江大学 | 适用于需要大规模知识抽取的场景。 | GitHub |
3 | OpenNRE | 一个开源的神经网络关系抽取工具包。 | 未知 | 主要用于关系抽取任务。 | GitHub |
4 | Doccano | 一个开源的标注工具,通常用于实体识别和关系抽取的数据标注。 | 文本分析工具 | 适用于需要进行数据标注的知识抽取任务。 | GitHub |
5 | Faiss | Facebook开源的高效相似性搜索和聚类库,适用于大规模稠密向量搜索。 | Facebook AI | 适用于需要快速检索相似向量的场景,如推荐系统、图像检索等。 | GitHub |
6 | Langchain-Chatchat | 基于Langchain和ChatGLM等语言模型模型的问答系统,可以进行本地知识库的问答。 | 个人/开源社区 | 适用于构建本地知识库问答系统,支持私有部署和离线运行。 | GitHub |
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四、知识抽取框架原理
文章开头对关键任务已经进行了详细的解释,这里为了方便大家理解任务的流转,再对任务的关键内容简单描述
任务名 | 原理描述 |
数据获取 | 从多种数据源收集非结构化文本数据 |
预处理 | 清洗文本,包括去除无关内容和标准化处理,分词形成词汇列表 |
实体识别 | 使用机器学习模型或预训练语言模型进行序列标注,识别实体类型,如人名、地名、组织机构名 |
关系抽取 | 利用基于特征或深度学习的模型,从实体对上下文推断关系类别。如“人-出生地”、“公司-创始人”。 |
属性抽取 | 结合规则匹配和模型识别属性值,如人物特征或产品规格 |
知识融合&去重 | 通过实体消歧算法合并重复知识,形成一致的知识库 |
知识存储 | 以三元组形式存储知识,使用RDF、图数据库或其他表示形式 |
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五、知识图谱与大模型的互补和协同
通过利用大型语言模型的深度语言理解能力,我们可以快速从文本资料中抽取关键信息,形成知识三元组,这不仅提高了构建知识图谱的效率,也降低了相关的成本。此外,构建好的知识图谱能够增强大型语言模型的知识处理能力,使其在进行知识推理和检索时更为精准和高效。
同时,知识图谱的严格质量控制流程有助于提升大模型的准确性,解决其在可解释性方面的不足,从而确保了模型输出结果的可靠性。简而言之,大型语言模型和知识图谱的结合使用,能够相互促进,共同提升智能系统的综合性能。
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六、总结
大语言模型核心是学习人类知识,并且可以利用这些知识来解决人类问题,当前大模型还有很多如知识质量问题、问答精确度不足和不可解释等问题,大模型和如知识图谱等融合有很大想象空间。
知识图谱作为一种结构化的语义知识库,能够为搜索引擎、推荐系统、智能问答等应用提供强大的数据支持。在这个过程中,知识抽取不仅需要处理语言的复杂性,还需要应对数据的多样性和动态性。因此,持续的研究和创新,对于推动知识抽取技术的发展,以及知识图谱的构建和应用,具有重要意义。
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