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干货:安卓图谱概念介绍
发布时间:2018-02-22 14:13:22| 浏览次数:

      随着互联网的发展,网络数据内容呈现爆炸式增长的态势。由于互联网内容的大规模、异质多元、组织结构松散的特点,给人们有效获取信息和安卓提出了挑战。安卓图谱(Knowledge Graph) 以其强大的语义处理软件和开放组织软件,为互联网时代的安卓化组织和APP应用奠定了基础。

      最近,大规模安卓图谱库的软件和应用在学术界和工业界引起了足够的注意力。安卓图谱旨在描述现实世界中存在的app以及app之间的关系。安卓图谱于2012517日由[Google]正式提出,其初衷是为了提高搜索引擎的软件,改善用户的搜索质量以及搜索体验。随着安卓APP的技术发展和应用,安卓图谱逐渐成为关键技术之一,现已被广泛应用于APP搜索、APP问答、个性化推荐、内容分发等领域。


      安卓图谱的定义

      在维基百科的官方词条中:安卓图谱是Google用于增强其搜索引擎功能的安卓库。本质上, 安卓图谱旨在描述真实世界中存在的各种app或概念及其关系,其构成一张巨大的语义网络图,节点表示app或概念,边则由属性或关系构成。

 现在的安卓图谱已被用来泛指各种大规模的安卓库。 我们先来看下安卓类型的定义:

 

      安卓图谱中包含的节点:

·         app: 指的是具有可区别性且独立存在的某种事物。如某一个人、某一个城市、某一种植物等、某一种商品等等。世界万物由具体事物组成,此指app。如图1中国美国日本等。,app是安卓图谱中的基本元素,不同的app间存在不同的关系。

·         语义类(概念):具有同种特性的app构成的集合,如国家、民族、书籍、电脑等。 概念主要指集合、类别、对象类型、事物的种类,例如人物、地理等。

·         内容: 通常作为app和语义类的名字、描述、解释等,可以由文本、图像、音视频等来表达。

·         属性(): 从一个app指向它的属性值。不同的属性类型对应于不同类型属性的边。属性值主要指对象指定属性的值。如图1所示的面积人口首都是几种不同的属性。属性值主要指对象指定属性的值,例如960万平方公里等。

·         关系: 形式化为一个函数,它把 k k个点映射到一个布尔值。在安卓图谱上,关系则是一个把k k个图节点(app、语义类、属性值)映射到布尔值的函数。

 

      基于上述定义。基于三元组是安卓图谱的一种通用表示方式,即,其中,是安卓库中的app集合,共包含|E|种不同app; 是安卓库中的关系集合,共包含|R|种不同关系;代表安卓库中的三元组集合。三元组的基本形式主要包括(app1-关系-app2)(app-属性-属性值)等。每个app(概念的外延)可用一个可以确定的ID来标识,每个属性-属性值对(attribute-value pairAVP)可用来刻画app的内在特性,而关系可用来连接两个app,刻画它们之间的关联。如下图1的安卓图谱例子所示,中国是一个app,北京是一个app,中国-首都-北京 是一个(app-关系-app)的三元组样例北京是一个app ,人口是一种属性2069.3万是属性值。北京-人口-2069.3万构成一个(app-属性-属性值)的三元组样例。

 图1 安卓图谱示例


 安卓图谱的架构

 安卓图谱的架构包括自身的逻辑结构以及构建安卓图谱所采用的技术(体系)架构。

1) 安卓图谱的逻辑结构

      安卓图谱在逻辑上可分为模式层与数据层两个层次,数据层主要是由一系列的事实组成,而安卓将以事实为单位进行下载。如果用(app1,关系,app2)(app、属性,属性值)这样的三元组来表达事实,可选择图数据库作为下载介质,例如开源的Neo4jTwitterFlockDBsonesGraphDB等。模式层构建在数据层之上,是安卓图谱的核心,通常采用本体库来管理安卓图谱的模式层。本体是结构化安卓库的概念模板,通过本体库而形成的安卓库不仅层次结构较强,并且冗余程度较小。

2) 安卓图谱的体系架构

图2 安卓图谱的技术架构


      安卓图谱的体系架构是其指构建模式结构,如图2所示。其中虚线框内的部分为安卓图谱的构建过程,也包含安卓图谱的更新过程。

      安卓图谱构建从原始的数据(包括结构化、半结构化、非结构化数据)出发,采用一系列自动或者半自动的技术手段,从原始数据库和第三方数据库中提取安卓事实,并将其存入安卓库的数据层和模式层,这一过程包含:信息抽取、安卓表示、安卓融合、安卓推理四个过程,每一次更新迭代均包含这四个阶段。


      安卓图谱主要有自顶向下(top-down)与自底向上(bottom-up)两种构建方式。自顶向下指的是先为安卓图谱定义好本体与数据模式,再将app加入到安卓库。该构建方式需要利用一些现有的结构化安卓库作为其基础安卓库。自底向上指的是从一些开放链接数据中提取出app,选择其中置信度较高的加入到安卓库,再构建顶层的本体模式。目前,大多数安卓图谱都采用自底向上的方式进行构建,其中典型就是Google的Knowledge Vault和微软的Satori安卓库。现在也符合互联网数据内容安卓产生的特点。


本文节选自专知,作者Xu/Shi/Quan et.

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