【摘 要】
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随着信息技术和互联网的快速发展,数据资源越发丰富,且数据间的关联也更加复杂多变,仅仅依靠简单文字匹配的信息服务已经难以满足用户需求,知识图谱(Knowledge Graph)应运而生。知识图谱不仅可改良信息服务,其蕴涵的丰富语义关联信息,在知识问答、辅助推理、个性化推荐等领域也表现出重要的应用价值。作为图谱表示的关键技术,知识图谱嵌入(Knowledge Graph Embedding)是将其应用
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随着信息技术和互联网的快速发展,数据资源越发丰富,且数据间的关联也更加复杂多变,仅仅依靠简单文字匹配的信息服务已经难以满足用户需求,知识图谱(Knowledge Graph)应运而生。知识图谱不仅可改良信息服务,其蕴涵的丰富语义关联信息,在知识问答、辅助推理、个性化推荐等领域也表现出重要的应用价值。作为图谱表示的关键技术,知识图谱嵌入(Knowledge Graph Embedding)是将其应用于下游任务的重要前提,学术界提出各种创新模型来提升嵌入效果。但由于知识图谱实体数目庞大,目前在嵌入模型训练中广泛使用的随机负采样效率低下,且容易产生梯度消失和过拟合。为解决上述问题,本文基于生成对抗网络(Generative Adversarial Networks,GAN),充分挖掘实体关系的标签语义,开展了面向知识图谱嵌入模型的负采样方法研究。完成的主要工作如下:(1)现有的嵌入模型缺乏有效的负采样方法,这影响了模型的训练效果;同时,知识图谱中的关系包含丰富的语义信息,但现有嵌入模型对该信息挖掘不够深入。针对这些问题,本文从对关系标签建模的角度,提出一个基于GAN的知识图谱嵌入负采样算法NSGAN,对嵌入模型进行优化。NSGAN分为生成器和判别器两个部分,生成器首先对关系嵌入进行抽象聚类,得出关系标签;随后使用多头注意力机制,自适应地衡量生成的负样本在面对不同的头/尾实体时,蕴涵的关系标签的权重,最终生成假阳性关系向量,并基于该向量从知识图谱中采样出一批负样本实体,用于更新作为判别器的知识图谱嵌入模型。在NSGAN整体训练流程上,是进行初始化嵌入后,以交替更新生成器和判别器的方式进行联合训练。(2)进一步地,本文在NSGAN的基础上,将其扩展到知识图谱应用的重要领域——推荐任务中,提出了一个基于知识图谱嵌入负采样优化的推荐模型NSGAN-RS。该模型首先通过用户项目交互二部图中项目与知识图谱中实体的重叠部分构建了协同图谱,并使用NSGAN优化的Trans R模型对协同图谱进行嵌入表示;在推荐模块中,对目标用户项目采用注意力机制加权并聚合它们的邻域信息得出推荐表示,再将推荐表示和原始嵌入表示进行拼接,进行目标用户对目标项目的偏好值预测。NSGAN-RS模型同样对嵌入损失和推荐损失进行交替优化。(3)在Word Net、Freebase和Amazon-book等多个数据集上进行了详细的对比实验,结果表明,NSGAN优化后的知识图谱嵌入模型均有性能上的提升,且表现优于当前的负采样算法。在下游任务中,NSGAN-RS模型与基线算法的对比实验以及消融实验也进一步验证了NSGAN良好的泛化性能。
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