领域知识图谱构建方法

节点表示实体,连边表示实体和实体之间的关系。

实体包括:概念、实例

构建领域知识图谱的 四步法 :

1)领域本体构建

2)众包半自动语义标注

3)外源数据补全

4)信息抽取

领域本体构建

本体:一种概念化的精确的规格说明;共享概念模型的明确形式化规范说明

构建方法

1)人工(领域专家)构建本体

案例:WordNet

方法:骨架法、TOVE法、SENSUS法、Methontology法、Ontology Development 101法

2)自动构建本体、本体学习

利用知识获取技术、机器学习技术及统计技术从数据资源中自动地获取本体知识

方法:OpenIE

本体学习对象的层次:概念、关系、公理

现状:极少有方法能够得到覆盖率和准确率都表现良好的本体

3)半自动构建本体

构建流程

本体构建的基本原则

也即本体中类的设计的独立性和共享性原则。

独立性原则:类可以独立存在,不依赖于特定的领域。

共享性原则:类可以是共享的,有被复用的可能和必要。

最小化原则:本体中包含的类的数据应尽可能最小化,去除冗余的类。

归纳领域概念

领域的核心概念是领域术语的子集,对应本体中的类(owl:Class),每个核心概念都有许多对应实例。

构建方法:

1)统计法

基本假设:

· 领域的核心概念是领域术语的子集,可通过获取领域术语来获取领域概念

· 重要术语在领域相关文档中出现的频率相对较高,术语在领域相关文档中出现的频率远高于在普通中出现的频率;

算法:

· TF-IDF:用于评估一个词语对于一个语料库的其中一份文档的重要程度。核心思想是,一个词语的重要性随着它在文档中出现的次数成正比地增加,但同时随着它在语料库中出现的频率成反比地下降。缺陷是没有对有联系的词语进行综合考虑。

· TextRank:核心思想与PageRank算法相同,在词语网络中词语的重要程度取决于与它连接的词语给它的投票数,且票的权重取决于该词语自己的票数。

2)参考高质量的知识图谱或数据源

Schema.org:包含语义信息的被各大搜索引擎所支持的html标签的词汇表。

DBpedia:大规模通用知识图谱

Geonames:每个地名都对应featurecode信息

3)众包半自动语义标注

依据本体构建的基本原则进行修正

定义领域关系及其约束

关系:对领域中的概念、实例之间的相互作用的描述。

关系的重要作用:是本体的核心基本要素;直接决定了知识丰富层级以及基于应用范围。

定义关系的方法

1)OpenIE法:先进行无监督的批量抽取,再进行过滤。

2)参考质量较高的通用知识图谱或数据源:参考其领域概念相关的关系列表及标签

3)根据核心概念和百科信息框来确定关系:通过整合同一概念下多个实例在百科

4)众包半自动补充关系

本体检查

领域专家参与,对本体进行检查评估。

评估内容:核心概念是否合理;每个概念的合理性、必要性,相似概念间的辨析。

语义标注

语义标注:对原始数据做标记,使其包含一定的语义信息,使人和机器都能理解。

存储方式:嵌入式存储、独立存储

标注格式:JSON-LD、MicroData、RDFa

标注工具:Google结构化数据标记辅助工具、开源语义标注工具Pundit

语义标注的种类

类型标注:将文档中与本体中概念相对应的词语标记出来,并将词语作为概念所对应的实例。

关系标注:找出实例之间存在的与本体中关系相对应的关系,丰富实例的内在信息,通常将实例与实例间的关系表示为三元组。

对语义标注系统的需求

1、标注依据:必须能够导入本体描述文件,提供基于本体的语义标注功能。

2、标注对象:支持对文本文件、静态网页、图片等文件的标注

3、标注方式:提供类型标注、关系标注

4、本体语言:支持主流的本体语言,如RDF(S)、OWL、XML、DAML+OIL

5、协同式标注:支持大量人员同时在线标注

6、标注审核:支持用户权限组及控制控制,包括标注人员、审核人员

7、标注溯源:能够追溯到标注来源的元数据信息。通常采用XPointer计算,根据数据在XML文件中的位置、字符内容、属性值等特性进行定位。

8)标注数据存储:可采用Sesame数据库,进行标注数据存储。

9)共指消解:遇到相同的实例时,选择已存在的实例进行标注,从而避免重新生成新的实例造成的实例共指问题。

标注方式

手工标注

定义:标注人员之间将语义数据写入到标注文档中

案例、工具:Semantic Wiki、SHOW Knowledge、OntoMat Annotizer

半自动标注

定义:由标注人员制定网页或网页中的文本片段,然后由标注人员选择合适的本体概念(或熟悉)或者由系统自动显示可选的本体概念(或属性),最后生成并保存语义标注结果。

案例、工具:

· W3C主导的Annotea,基于RDF的语义标注项目,实现了半自动语义标注工具Amaya,必须在客户端软件完成,不适合大规模网页语义标注。

· SMORE

· Pundit:可以满足众包标注过程的标注审核、溯源、共指消解、数据存储

自动标注

定义:标注工具可以按照预定的规则自动产生并保存语义标注信息。

案例、工具:

· AeroDAML:把常见的概念和关系映射到DAML+OIL本体中的类和属性

自动标注的质量很难得到保证。

外源数据补全

定义:外部数据源按照领域本体结构处理后得到的与标注数据结构一致的RDF数据。

Geonames知识图谱

百度百科信息框

中国行政区划信息

国家统计局网站、民政部网站

信息抽取

扩充数据:指的是利用之前得到的标注数据和外源数据,运用机器学习等方法,从文本中抽取的RDF三元组数据。

文本语料:《中国大百科全书》、百度百科、维基百科

实体抽取

实体抽取:也称命名实体抽取,是从文本中自动识别出命名实体

实体集扩充:根据种子实体集,从文本中抽取出相同类别的新实体。采用Bootstrapping方法,根据种子实体从文本中抽取出特征模板,然后利用这些模板从文本中抽取出新的实体,再根据新实体从文本中抽取新的特征模板,反复迭代此过程,但存在语义漂移问题。

方法:词向量法+实体消歧

关系抽取

关系抽取:从文本中抽取出实体和实体之间的关系,将零散的实体联系起来。

基于规则

基于机器学习

多分类问题,采用Bootstrapping、协同训练、标注传播等算法

· 无监督:基于规则的方法(正则模板)、LDA模型(识别文本中隐藏的关系类别信息,用词袋表示每类关系的特征)

· 有监督:将已有的关系数据作为训练数据,从文本中抽取相应的三元组。

· 半监督:基于多语言注意力机制的远程监督方法

属性抽取

属性抽取:从文本中抽取出实体的属性信息(实体和属性间的一种名词性关系,可视为关系抽取问题)


参考文献

《一种准确而高效的领域知识图谱构建方法》

领域(学科)知识图谱构建心得   https://www.jianshu.com/p/f66d7614fb49

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