用于知识表示学习的对抗式负样本生成

知识表示学习目的是将知识图谱中符号化表示的关系与实体嵌入到低维连续向量空间。知识表示模型在训练过程中需要大量负样本,但多数知识图谱只以三元组的形式存储正样本。传统知识表示学习方法中通常使用负采样方法,这种方法生成的负样本很容易被模型判别,随着训练的进行对性能提升的贡献也会越来越小。为了解决这个问题,提出了对抗式负样本生成器（ANG）模型。生成器采用编码-解码架构,编码器读入头或尾实体被替换的正样本作为上下文信息,然后解码器利用编码器提供的编码信息为三元组填充被替换的实体,从而构建负样本。训练过程采用已有的知识表示学习模型与生成器进行对抗训练以优化知识表示向量。在链接预测和三元组分类任务上评估了该方法,实验结果表明该方法对已有知识表示学习模型在FB15K237、WN18和WN18RR数据集上的链接预测平均排名与三元组分类准确度都有提升。     

融合实体描述及类型的知识图谱表示学习方法

知识图谱在很多人工智能领域发挥着越来越重要的作用。知识图谱表示学习旨在将三元组中的实体和关系映射到低维稠密的向量空间。TransE、TransH和TransR等基于翻译操作的表示学习方法,只考虑了知识图谱的三元组信息孤立的学习表示,未能有效利用实体描述、实体类型等重要信息,从而不能很好地处理一对多、多对多等复杂关系。针对这些问题,该文提出了一种融合实体描述及类型的知识图谱表示学习方法。首先,利用Doc2Vec模型得到全部实体描述信息的嵌入;其次,对实体的层次类型信息进行表示,得到类型的映射矩阵,结合Trans模型的三元组嵌入,得到实体类型信息的表示;最后,对三元组嵌入、实体描述嵌入及实体类型嵌入进行连接操作,得到最终实体嵌入的表示,通过优化损失函数训练模型,在真实数据集上分别通过链接预测和三元组分类两个评测任务进行效果评估,实验结果表明新方法优于TransE、TransR、DKRL、SimplE等主流模型。     

知识图谱的增强CP分解链接预测方法

CP分解作为知识图谱链接预测的方法之一,能够对一些包含常规数据的知识图谱进行链接预测补全。但当知识图谱存在大量稀疏数据及可逆关系时,该方法不能体现两个实体间具有的隐藏联系,无法对此类数据进行处理。为解决上述问题,提出增强CP分解方法,对三元组中前实体和后实体的两个嵌入向量分别进行学习,并在训练过程中使用概率方法生成更高质量的负例三元组,引入ELU损失函数和AMSGrad优化器,有效对可逆关系和稀疏数据进行处理。在通用数据集上的实验结果表明,所提方法可以有效提升链接预测精度,与对比模型相比取得了5%的性能提升,同时应用在汽车维修知识图谱数据集补全中,取得83.2%正确率的实体补全结果。     

融合实体邻域信息的知识图谱嵌入负采样方法

知识图谱嵌入的主要任务是将实体与关系嵌入低维、连续的向量空间。在模型训练过程中，必须同时提供正负三元组。已有的负采样方法多使用均匀随机采样方法构造负样本，通过这种方式获得的负样本对于模型的训练贡献很小。基于生成对抗网络，生成器能够采样更多可信的负三元组，增强嵌入模型性能。然而，离散数据在使用遗传算法时存在梯度消失的问题。针对以上问题，提出一种融合实体邻域信息的知识图谱嵌入负采样方法。该方法基于生成对抗网络的框架，通过图卷积神经网络聚合实体在不同关系路径上的邻域信息，用以辅助生成器产生高质量的负样本，提高鉴别器的性能。同时，在鉴别器部分引入Wasserstein距离代替传统的散度，解决梯度消失问题，加速模型收敛。在链接预测任务和三元组分类任务上对所提方法的有效性进行验证，结果表明，该方法在链接预测任务中MR、MRR、Hits@10较基线模型分别平均提升4.18、9.19、10.18个百分点，在三元组分类任务中准确率平均提升4.50个百分点，充分证明实体邻域信息的融入能够进一步提升负样本质量，显著提升模型性能。     

基于卷积神经网络的知识图谱补全方法研究

知识图谱是事实三元组的集合,其表示形式为(头实体,关系,尾实体)。为了补全知识图谱中缺失的实体和关系,提出一种基于卷积神经网络的知识图谱补全方法。使用传统嵌入模型训练三元组,得到实体向量和关系向量;将三元组表示成3列矩阵,作为卷积神经网络的输入,卷积后得到三元组的特征表示图;连接所有特征图和权重向量进行点乘得到每个三元组的得分,得分越低证明三元组越正确。实验采用数据集WN18RR、FB15K-237、FB15K分别进行链接预测和三元组分类实验。实验结果表明,与其他方法相比,该方法在Mean Rank和Hit@10指标上都取得了更好的实验结果,证明其可以有效提高三元组预测精度。     

基于四元数胶囊网络的知识图谱补全模型

知识图谱采用RDF三元组的形式描述现实世界中的关系和头、尾实体,即（头实体,关系,尾实体）或（主语,谓语,宾语）。为补全知识图谱中缺失的事实三元组,将四元数融入胶囊神经网络模型预测缺失的知识,并构建一种新的知识图谱补全模型。采用超复数嵌入取代传统的实值嵌入来编码三元组结构信息,以尽可能全面捕获三元组全局特性,将实体、关系的四元数嵌入作为胶囊网络的输入,四元数结合优化的胶囊网络模型可以有效补全知识图谱中丢失的三元组,提高预测精度。链接预测实验结果表明,与CapsE模型相比,在数据集WN18RR中,该知识图谱补全模型的Hit@10与正确实体的倒数平均排名分别提高3.2个百分点和5.5%,在数据集FB15K-237中,Hit@10与正确实体的倒数平均排名分别提高2.5个百分点和4.4%,能够有效预测知识图谱中缺失的事实三元组。     

基于知识图谱嵌入和补全的电梯故障预测

为及早预测电梯发生的常见故障,提高电梯设备的维保质量和效率,提出基于规则推理、知识图谱嵌入技术和知识图谱补全技术实现电梯故障预测的方法,在构建电梯故障知识图谱后,通过改进的组合模型将三元组中的实体和关系训练为连续的低维向量空间,实现三元组对于故障预测相关运算的兼容,通过组合模型实现电梯实体、关系和故障实体三元组的预测....     

基于关系记忆的胶囊网络知识图谱嵌入模型

作为一种语义知识库,知识图谱（KG）使用结构化三元组的形式存储真实世界的实体及其内在关系。为了推理知识图谱中缺失的真实三元组,考虑关系记忆网络较强的三元组表征能力和胶囊网络强大的特征处理能力,提出一种基于关系记忆的胶囊网络知识图谱嵌入模型。首先,通过编码实体和关系之间的潜在依赖关系和部分重要信息形成编码嵌入向量;然后,把嵌入向量与过滤器卷积以生成不同的特征图,再重组为对应的胶囊;最后,通过压缩函数和动态路由指定从父胶囊到子胶囊的连接,并根据子胶囊与权重内积的得分判断当前三元组的可信度。链接预测实验的结果表明,与CapsE模型相比,在倒数平均排名（MRR）和Hit@10评价指标上,所提模型在WN18RR数据集上分别提高了7.95%和2.2个百分点,在FB15K-237数据集上分别提高了3.82%和2个百分点。实验结果表明,所提模型可以更准确地推断出头实体和尾实体之间的关系。     

结合多重嵌入表示的中文知识图谱补全

近年来，随着知识图谱相关技术的不断发展，各方面研究对知识图谱本身的需求也不断加强。然而现有的知识图谱无法完全覆盖整个真实世界，同时在知识正确性以及时效性等方面存在问题，这使得知识图谱补全越来越受到研究者的关注。在中文环境下，知识图谱补全任务又呈现出与英文图谱补全任务不同的特性。该文对中/英知识图谱补全任务进行了对比分析，将中文图谱中出现的错误进行了归类。根据该分析结果，该文提出将三元组中实体和关系嵌入表示、实体和关系描述文本嵌入表示结合的链接预测方法MER-Tuck,该方法利用外部的语义补充来加强矩阵分解模型的学习能力。为了验证该方法的有效性，该文为中文知识图谱补全任务构建了新数据集。在该数据集上将该文的方法与主流的链接预测方法进行比较，实验结果表明该文所提方法是有效的。     

邻域信息分层感知的知识图谱补全方法

知识图谱补全（KGC）旨在利用知识图谱的现有知识推断三元组的缺失值。近期的一些研究表明,将图卷积网络（GCN）应用于KGC任务有助于改善模型的推理性能。针对目前大多数GCN模型存在的同等对待邻域信息、忽略了邻接实体对中心实体的不同贡献度、采用简单的线性变换更新关系嵌入等问题,提出了一个邻域信息分层感知的图神经网络模型NAHAT,在关系更新中引入实体特征信息,通过聚合实体和关系表征来丰富异质关系语义,提高模型的表达能力。同时,将自我对立的负样本训练应用到损失计算中,实现模型的高效训练。实验结果表明,与图卷积网络模型COMPGCN相比,所提出的模型在FB15K-237数据集上Hits@1、Hits@10指标分别提高了3%、2.6%;在WN18RR数据集上分别提高了0.9%、2.2%。验证了所提出的模型的有效性。     

TransRD: 一种不对等特征的知识图谱嵌入表示模型

知识图谱嵌入是一种将实体和关系映射到低维向量空间的技术。目前已有的嵌入表示方法在对具有不对等特征的知识图谱中的实体和关系建模时存在两大缺陷: 一是假定头尾实体来自同一语义空间,忽略二者在链接结构和数量上的不对等;二是每个关系单独配置一个投影矩阵,忽略关系之间的内在联系,导致知识共享困难,泛化能力差。该文提出一种新的嵌入表示方法TransRD,首先对头尾实体采用不对等转换矩阵进行投影,并用ADADELTA算法自适应调整学习率;其次对关系按相关性分组,每组关系使用同一对投影矩阵的方式来共享公共信息,解决泛化能力差的问题。在公开的数据集WN18和FB15K以及MPBC_20(乳腺癌知识图谱的子集)上进行实验和结果分析并与现有的模型进行对比,结果表明TransRD在各项指标上均取得大幅提升。     

胶囊网络在知识图谱补全中的应用

知识图谱补全旨在发现三元组中缺失链接,解决知识图谱数据稀疏问题。提出一种基于胶囊网络的知识图谱嵌入方法,该方法能够对关系三元组（头实体,关系,尾实体）进行建模。将三元组表示为3列矩阵,它与多个滤波器卷积以产生不同的特征映射;将这些特征图重建成相应的胶囊,每个胶囊是一组神经元,通过和权重点积生成较小尺寸的胶囊,然后生成一个连续矢量;该矢量和权重向量进行点积运算获得对应得分,所有分数求和的结果用来判断给定三元组的正确性。实验结果表明,和其他模型相比,该方法有效提高了三元组的预测精度,知识图谱补全的效果更好。     

面向链接预测的知识图谱表示学习方法综述

作为人工智能的重要基石, 知识图谱能够从互联网海量数据中抽取并表达先验知识, 极大程度解决了智能系统认知决策可解释性差的瓶颈问题, 对智能系统的构建与应用起关键作用. 随着知识图谱技术应用的不断深化, 旨在解决图谱欠完整性问题的知识图谱补全工作迫在眉睫. 链接预测是针对知识图谱中缺失的实体与关系进行预测的任务, 是知识图谱构建与补全中不可或缺的一环. 要充分挖掘知识图谱中的隐藏关系, 利用海量的实体与关系进行计算, 就需要将符号化表示的信息转换为数值形式, 即进行知识图谱表示学习. 基于此, 面向链接预测的知识图谱表示学习成为知识图谱领域的研究热点. 从链接预测与表示学习的基本概念出发, 系统性地介绍面向链接预测的知识图谱表示学习方法最新研究进展. 具体从知识表示形式、算法建模方式两种维度对研究进展进行详细论述. 以知识表示形式的发展历程为线索, 分别介绍二元关系、多元关系和超关系知识表示形式下链接预测任务的数学建模. 基于表示学习建模方式, 将现有方法细化为4类模型: 平移距离模型、张量分解模型、传统神经网络模型和图神经网络模型, 并详细描述每类模型的实现方式与解决不同关系元数链接预测任务的代表模型. 在介绍链接预测的常用的数据集与评判标准基础上, 分别对比分析二元关系、多元关系和超关系3类知识表示形式下, 4类知识表示学习模型的链接预测效果, 并从模型优化、知识表示形式和问题作用域3个方面展望未来发展趋势.     

融合层次类型信息的双向图注意力机制的知识图谱嵌入模型

知识图谱嵌入旨在将实体与关系映射到低维且稠密的向量空间中。目前已有的嵌入模型仍存在以下两个方面的缺陷：现有的模型大多只关注知识图谱的语义信息,而忽略了大量三元组的隐藏信息;现有的模型仅关注了实体的单向信息,而忽略了双向的潜在信息。针对以上问题,提出了一种融合层次类型信息的双向图注意力机制的知识图谱嵌入模型Bi-HTGAT,该模型设计了层次类型注意力机制,考虑不同关系下每种类型的不同实体对中心实体的贡献。同时引入了关系的方向注意力机制,通过融合不同方向的邻居信息来更新实体和关系嵌入,最终聚合两部分信息以得到实体的最终嵌入。在基准数据集上的实验证明,Bi-HTGAT在链接预测任务上性能明显优于其他基线模型,充分证明了Bi-HTGAT能够进一步提高嵌入结果的精准度。     

Future Event Prediction Based on Temporal Knowledge Graph Embedding

Accurate prediction of future events brings great benefits and reduces losses for society in many domains, such as civil unrest, pandemics, and crimes. Knowledge graph is a general language for describing and modeling complex systems. Different types of events continually occur, which are often related to historical and concurrent events. In this paper, we formalize the future event prediction as a temporal knowledge graph reasoning problem. Most existing studies either conduct reasoning on static knowledge graphs or assume knowledges graphs of all timestamps are available during the training process. As a result, they cannot effectively reason over temporal knowledge graphs and predict events happening in the future. To address this problem, some recent works learn to infer future events based on historical event-based temporal knowledge graphs. However, these methods do not comprehensively consider the latent patterns and influences behind historical events and concurrent events simultaneously. This paper proposes a new graph representation learning model, namely Recurrent Event Graph ATtention Network (RE-GAT), based on a novel historical and concurrent events attention-aware mechanism by modeling the event knowledge graph sequence recurrently. More specifically, our RE-GAT uses an attention-based historical events embedding module to encode past events, and employs an attention-based concurrent events embedding module to model the associations of events at the same timestamp. A translation-based decoder module and a learning objective are developed to optimize the embeddings of entities and relations. We evaluate our proposed method on four benchmark datasets. Extensive experimental results demonstrate the superiority of our RE-GAT model comparing to various baselines, which proves that our method can more accurately predict what events are going to happen.     

结合谓词感知与图注意力机制的链接预测方法

知识图谱补全旨在预测三元组中缺失的部分使知识图谱趋于完整.针对基于神经网络等模型的链接预测方法忽略了实体间的关联信息,导致模型不能覆盖三元组周围局部邻域中固有的隐藏信息,提出图注意力机制与谓词感知结合的方法.首先,利用图注意力机制定义了一个关系嵌入矩阵,描述任意给定实体邻域内实体间的关系;其次,引入谓词增强实体间语义理解程度,构造了基于谓词嵌入向量的注意力值计算公式,以便有效地度量实体间语义联系的强度;此外,利用实体邻居间的边关系预测多跳实体间的直接关系以补全知识图谱.在数据集WN18RR、Kinship、FB15K的实验结果表明了该方法能有效提高三元组的预测精度.     

基于知识协同微调的低资源知识图谱补全方法

知识图谱补全能让知识图谱变得更加完整.现有的知识图谱补全工作大多会假设知识图谱中的实体或关系有充足的三元组实例.然而,在通用领域,存在大量长尾三元组;在垂直领域,较难获得大量高质量的标注数据.本文针对这一问题,提出了一种基于知识协同微调的低资源知识图谱补全方法.本文通过已有的结构化知识来构造初始的知识图谱补全提示,并提出一种协同微调算法来学习最优的模板、标签和模型的参数.本文的方法同时利用了知识图谱中的显式结构化知识和语言模型中的隐式事实知识,且可以同时应用于链接预测和关系抽取两种任务.实验表明,本文的方法在3个知识图谱推理数据集和5个关系抽取数据集上都取得了目前最优的性能.     

知识图谱嵌入技术研究综述

知识图谱(KG)是一种用图模型来描述知识和建模事物之间关联关系的技术.知识图谱嵌入(KGE)作为一种被广泛采用的知识表示方法,其主要思想是将知识图谱中的实体和关系嵌入到连续的向量空间中,用来简化操作,同时保留KG的固有结构.可以使得多种下游任务受益,例如KG补全和关系提取等.首先对现有的知识图谱嵌入技术进行全面回顾,不仅包括使用KG中观察到的事实进行嵌入的技术,还包括添加时间维度的动态KG嵌入方法,以及融合多源信息的KG嵌入技术.对相关模型从实体嵌入、关系嵌入、评分函数等方面进行分析、对比与总结.然后简要介绍KG嵌入技术在下游任务中的典型应用,包括问答系统、推荐系统和关系提取等.最后阐述知识图谱嵌入面临的挑战,对未来的研究方向进行展望.