DE202021102099U1 - Apparatus for processing a knowledge graph embedding - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (100) zum Verarbeiten einer Wissensgrapheneinbettung (102) eines Wissensgraphen (200), gekennzeichnet durch mindestens einen Prozessor (104), der für folgende Vorgänge ausgelegt ist: Bestimmen einer ersten Einbettung, wobei die erste Einbettung ein Subjekt in einer ersten Instanz repräsentiert, wobei der Wissensgraph (200) eine Entität für das Subjekt umfasst, Abrufen einer zweiten Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung (102), wobei die zweite Einbettung ein Objekt im Wissensgraphen (200) repräsentiert, wobei der Wissensgraph (200) eine Entität für das Objekt umfasst, Abrufen mindestens einer dritten Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung (102), wobei die mindestens eine dritte Einbettung Kontext repräsentiert, wobei der Wissensgraph (200) mindestens eine Entität für den Kontext umfasst, Bestimmen einer vierten Einbettung, wobei die vierte Einbettung eine Relation im Wissensgraphen (200) zwischen dem Subjekt und dem Objekt repräsentiert, Abbilden der ersten Einbettung, der zweiten Einbettung, der mindestens einen dritten Einbettung und der vierten Einbettung mit einem Encoder (106) auf eine fünfte Einbettung, wobei die fünfte Einbettung das Subjekt in einer zweiten Instanz repräsentiert, Bestimmen eines Scores in Abhängigkeit von der zweiten Einbettung, der vierten Einbettung und der fünften Einbettung, wobei der Score eine Plausibilität für die Relation des Subjekts mit dem Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz repräsentiert.Device (100) for processing a knowledge graph embedding (102) of a knowledge graph (200), characterized by at least one processor (104) which is designed for the following processes: determining a first embedding, the first embedding representing a subject in a first instance, wherein the knowledge graph (200) comprises an entity for the subject, retrieving a second embedding from the knowledge graph embedding (102), the second embedding representing an object in the knowledge graph (200), the knowledge graph (200) comprising an entity for the object, Retrieving at least one third embedding from the knowledge graph embedding (102), the at least one third embedding representing context, the knowledge graph (200) comprising at least one entity for the context, determining a fourth embedding, the fourth embedding being a relation in the knowledge graph (200 ) represents between the subject and the object, depicting the first embedding processing, the second embedding, the at least one third embedding and the fourth embedding with an encoder (106) on a fifth embedding, the fifth embedding representing the subject in a second instance, determining a score depending on the second embedding, the fourth Embedding and the fifth embedding, the score representing a plausibility for the relation of the subject with the object in the context of the second instance.
Description
Hintergrundbackground
Verfahren zur Wissensgrapheneinbettung (engl. „Knowledge Graph Embedding“, KGE) erzeugen eine einzige Vektorrepräsentation für Entitätsinstanzen und Relationstypen im entsprechenden Wissensgraphen (engl. „Knowledge Graph“, KG). Eine Einbettung erfasst eine globale Verteilungssemantik des KG in Bezug auf eine Entität und ist für die Vorhersage allgemeingültiger Fakten optimiert. Dies ist eine Wissensgraphenaufgabe (engl. „Knowledge Graph Task“, KGT), die als Link-Vorhersage bezeichnet wird. Diese Annahme der Allgemeingültigkeit gilt jedoch nur selten in realen Inferenzaufgaben, da der situative Kontext entscheidend ist, um nuancierte Vorhersagen zu treffen.Processes for knowledge graph embedding ("Knowledge Graph Embedding", KGE) generate a single vector representation for entity instances and relation types in the corresponding knowledge graph ("Knowledge Graph", KG). Embedding captures global distribution semantics of the KG in relation to an entity and is optimized for the prediction of generally applicable facts. This is a knowledge graph task (KGT) known as link prediction. However, this assumption of general validity only rarely applies in real inference tasks, since the situational context is decisive in order to make nuanced predictions.
Eine einzige statische KGE pro Entität und Relation ist für viele KGTs nicht ausreichend. Stattdessen müssen Entitäten und Relationen durch situationsbedingte Faktoren und ihre subjektive Historie in einen Kontext gebracht werden. Dies erfordert für jede Situation eine andere Entitätseinbettung, nicht nur eine, die versucht, allgemeingültig zu sein.A single static KGE per entity and relation is not sufficient for many KGTs. Instead, entities and relations have to be brought into context through situation-related factors and their subjective history. This requires a different entity embedding for each situation, not just one that tries to be general.
Folglich besteht die Notwendigkeit, statische KGEs an situative und subjektive Kontexte anzupassen.As a result, there is a need to adapt static KGEs to situational and subjective contexts.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die Beschreibung offenbart ein Modell, das Relationseinbettungen erzeugt, die einen situationsspezifischen Relationskontext erfassen, und Entitätseinbettungen, die die Historie eines Subjekts von verwandten Beobachtungen enthalten.The description discloses a model that generates relational embeddings that capture a situation-specific relational context, and entity embeddings that contain a subject's history of related observations.
Das insbesondere computerimplementierte Verfahren zum Verarbeiten einer Wissensgrapheneinbettung eines Wissensgraphen umfasst das Bestimmen einer ersten Einbettung, wobei die erste Einbettung ein Subjekt bei einer ersten Instanz repräsentiert, wobei der Wissensgraph eine Entität für das Subjekt umfasst, das Abrufen einer zweiten Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung, wobei die zweite Einbettung ein Objekt im Wissensgraphen repräsentiert, wobei der Wissensgraph eine Entität für das Objekt umfasst, das Abrufen mindestens einer dritten Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung, wobei die mindestens eine dritte Einbettung Kontext repräsentiert, wobei der Wissensgraph mindestens eine Entität für den Kontext umfasst, das Bestimmen einer vierten Einbettung, wobei die vierte Einbettung eine Relation im Wissensgraphen zwischen dem Subjekt und dem Objekt repräsentiert, das Abbilden der ersten Einbettung, der zweiten Einbettung, der mindestens einen dritten Einbettung und der vierten Einbettung mit einem Encoder auf eine fünfte Einbettung, wobei die fünfte Einbettung das Subjekt bei einer zweiten Instanz repräsentiert, das Bestimmen eines Scores in Abhängigkeit von der zweiten Einbettung, der vierten Einbettung und der fünften Einbettung, wobei der Score eine Plausibilität für die Relation des Subjekts mit dem Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz repräsentiert.The particularly computer-implemented method for processing a knowledge graph embedding of a knowledge graph comprises determining a first embedding, the first embedding representing a subject at a first instance, the knowledge graph comprising an entity for the subject, retrieving a second embedding from the knowledge graph embedding, the second embedding represents an object in the knowledge graph, wherein the knowledge graph comprises an entity for the object, retrieving at least one third embedding from the knowledge graph embedding, wherein the at least one third embedding represents context, wherein the knowledge graph comprises at least one entity for the context, determining a fourth embedding, the fourth embedding representing a relation in the knowledge graph between the subject and the object, the mapping of the first embedding, the second embedding, the at least one third embedding and the fourth embedding embedding with an encoder to a fifth embedding, whereby the fifth embedding represents the subject in a second instance, determining a score depending on the second embedding, the fourth embedding and the fifth embedding, the score being a plausibility for the relation of the subject represented with the object in context at the second instance.
Das Verfahren kann das Betreiben einer Vorrichtung in Abhängigkeit von der Relation des Subjekts zum Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz umfassen, wenn der Score eine Bedingung erfüllt, und andernfalls das Nicht-Betreiben der Vorrichtung in Abhängigkeit von der Relation des Subjekts zum Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz, wobei die Vorrichtung eine computergesteuerte Maschine ist, insbesondere ein Roboter, ein Fahrzeug, ein Haushaltsgerät, ein Elektrowerkzeug, eine Fertigungsmaschine, ein persönlicher Assistent oder ein Zugangskontrollsystem. Die zweite bis fünfte Einbettung repräsentieren einen zeitlichen kontextualisierten Wissensgraphenfakt für das Subjekt bei der zweiten Instanz in einer Folge von kontextualisierten Wissensgraphenfakten. Der Score gibt die Plausibilität der Existenz des zeitlich kontextualisierten Wissensgraphenfakts an. Der Score gibt also die Plausibilität an, dass das Objekt oder die Relation im Kontext existiert. Der Score erfüllt die Bedingung zum Beispiel dann, wenn er einen Schwellenwert überschreitet. Der Schwellenwert kann ein Referenzscore sein, der für einen anderen zeitlich kontextualisierten Wissensgraphenfakt für das Subjekt bestimmt wurde.The method may include operating a device as a function of the relation of the subject to the object in context at the second instance if the score meets a condition, and otherwise not operating the device as a function of the relation of the subject to the object in context in the second instance, the device being a computer-controlled machine, in particular a robot, a vehicle, a household appliance, an electric tool, a manufacturing machine, a personal assistant or an access control system. The second through fifth embeddings represent a temporal contextualized knowledge graph fact for the subject at the second instance in a sequence of contextualized knowledge graph facts. The score indicates the plausibility of the existence of the temporally contextualized knowledge graph fact. The score therefore indicates the plausibility that the object or the relation exists in the context. The score fulfills the condition, for example, if it exceeds a threshold value. The threshold may be a reference score determined for another temporally contextualized knowledge graph fact for the subject.
Das Betreiben der Vorrichtung kann umfassen: Empfangen von Daten, insbesondere Sensordaten, umfassend Audiodaten, Bilddaten, Videodaten, Radardaten, Lidardaten und/oder Metadaten, wobei die Daten Informationen über das Subjekt, das Objekt und den Kontext in der ersten Instanz umfassen, und Bestimmen einer Klassifizierung der Daten, insbesondere für Ortsempfehlung, Ereignisvorhersage und/oder eine Fahrszenenklassifizierung, in Abhängigkeit von der Relation des Subjekts zum Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz, wenn der Score die Bedingung erfüllt, oder andernfalls Nicht-Klassifizieren der Daten in Abhängigkeit von der Relation des Subjekts zum Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz, und dann Betreiben der Vorrichtung in Abhängigkeit von der Klassifizierung.Operating the device can include: receiving data, in particular sensor data, including audio data, image data, video data, radar data, lidar data and / or metadata, the data including information about the subject, the object and the context in the first instance, and determining a classification of the data, in particular for location recommendation, event prediction and / or a driving scene classification, depending on the relation of the subject to the object in the context of the second instance, if the score meets the condition, or otherwise non-classification of the data depending on the Relation of the subject to the object in the context at the second instance, and then operating the device as a function of the classification.
Das Verfahren kann das Abrufen der ersten Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung umfassen. Die Einbettungen, die aus der Wissensgrapheneinbettung in der ersten Instanz abgerufen werden, werden zur Vorhersage für die zweite Instanz oder zum Training des Encoders für diese Vorhersage verwendet.The method may include retrieving the first embedding from the knowledge graph embedding. The embeddings retrieved from the knowledge graph embedding in the first instance are used for prediction for the second instance or for training the encoder for this prediction.
Das Bestimmen der ersten Einbettung kann das Bestimmen einer Einbettung, die das Subjekt in einer Instanz vor der ersten Instanz repräsentiert, und das Abbilden einer Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung, die ein Objekt im Wissensgraphen repräsentiert, mindestens einer Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung, die Kontext repräsentiert, und einer Einbettung, die eine Relation im Wissensgraphen zwischen dem Subjekt und dem Objekt repräsentiert, mit einem Encoder auf die erste Einbettung umfassen. Die erste Einbettung wird aus einer Einbettung bestimmt, die das Subjekt repräsentiert. Die erste Einbettung umfasst also die Historie für das Subjekt.Determining the first embedding may include determining an embedding that the subject represents in an instance before the first instance, and the mapping of an embedding from the knowledge graph embedding, which represents an object in the knowledge graph, at least one embedding from the knowledge graph embedding, which represents the context, and an embedding, which a relation in the knowledge graph between the subject and the Object represented, with an encoder to encompass the first embedding. The first embedding is determined from an embedding that represents the subject. The first embedding therefore includes the history for the subject.
Das Verfahren kann entweder das Abrufen der Einbettung, die das Subjekt in der Instanz vor der ersten Instanz repräsentiert, aus der Wissensgrapheneinbettung oder das Bestimmen der Einbettung, die das Subjekt in einer Instanz vor der ersten Instanz repräsentiert, in Abhängigkeit von einer Einbettung, die das Subjekt repräsentiert und die aus der Wissensgrapheneinbettung abgerufen wird, umfassen. In einem ersten Schritt wird die erste Einbettung, die das Subjekt repräsentiert, aus der Wissensgrapheneinbettung abgerufen.The method can either retrieve the embedding that the subject represents in the instance before the first instance from the knowledge graph embedding or determine the embedding that the subject represents in an instance before the first instance, depending on an embedding that the Subject represented and which is retrieved from the knowledge graph embedding. In a first step, the first embedding, which represents the subject, is retrieved from the knowledge graph embedding.
Das Verfahren kann das Bereitstellen von Trainingsdaten, die das Subjekt, ein Referenzobjekt und eine Referenzrelation umfassen, wobei die Referenzrelation das Subjekt und das Referenzobjekt in einem Referenzkontext in Relation setzt, und das Trainieren des Encoders mit einer Backpropagation einer Abweichung zwischen dem Objekt und dem Referenzobjekt und/oder einer Abweichung zwischen der Relation und der Referenzrelation umfassen. Dies ermöglicht es dem Encoder, eine globale Wissensgrapheneinbettung in eine benutzerdefinierte Einbettung zu transformieren, unter Berücksichtigung von situationsspezifischen Faktoren der Relation und der subjektiven Historie der Entität, die das Subjekt repräsentiert.The method can provide training data comprising the subject, a reference object and a reference relation, the reference relation relating the subject and the reference object in a reference context, and training the encoder with a backpropagation of a deviation between the object and the reference object and / or a discrepancy between the relation and the reference relation. This enables the encoder to transform a global knowledge graph embedding into a user-defined embedding, taking into account situation-specific factors of the relation and the subjective history of the entity that the subject represents.
Das Verfahren kann das Abbilden der ersten Einbettung, der zweiten Einbettung, der mindestens einen dritten Einbettung und der vierten Einbettung in einem ersten Teil des Encoders auf eine Repräsentation der ersten Einbettung, eine Repräsentation der zweiten Einbettung, eine Repräsentation der mindestens einen dritten Einbettung und eine Repräsentation der vierten Einbettung und das Abbilden der Repräsentation der ersten Einbettung, der Repräsentation der zweiten Einbettung, der Repräsentation der mindestens einen dritten Einbettung und der Repräsentation der vierten Einbettung in einem zweiten Teil des Encoders auf die fünfte Einbettung umfassen.The method can map the first embedding, the second embedding, the at least one third embedding and the fourth embedding in a first part of the encoder to a representation of the first embedding, a representation of the second embedding, a representation of the at least one third embedding and a Representation of the fourth embedding and the mapping of the representation of the first embedding, the representation of the second embedding, the representation of the at least one third embedding and the representation of the fourth embedding in a second part of the encoder on the fifth embedding.
Das Verfahren kann das Abbilden der ersten Einbettung, der zweiten Einbettung, der mindestens einen dritten Einbettung und der vierten Einbettung mit mindestens einer Self-Attention-Schicht im ersten Teil des Encoders umfassen.The method can include mapping the first embedding, the second embedding, the at least one third embedding and the fourth embedding with at least one self-attention layer in the first part of the encoder.
Das Verfahren kann das Abbilden der Repräsentation der ersten Einbettung, der Repräsentation der zweiten Einbettung, der Repräsentation der mindestens einen dritten Einbettung und der Repräsentation der vierten Einbettung mit mindestens einer Attention-Schicht im zweiten Teil des Encoders umfassen.The method can include mapping the representation of the first embedding, the representation of the second embedding, the representation of the at least one third embedding and the representation of the fourth embedding with at least one attention layer in the second part of the encoder.
Die Vorrichtung zum Verarbeiten einer Wissensgrapheneinbettung eines Wissensgraphen umfasst mindestens einen Prozessor, der für folgende Vorgänge ausgelegt ist: Bestimmen einer ersten Einbettung, wobei die erste Einbettung ein Subjekt in einer ersten Instanz repräsentiert, wobei der Wissensgraph eine Entität für das Subjekt umfasst, Abrufen einer zweiten Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung, wobei die zweite Einbettung ein Objekt im Wissensgraphen repräsentiert, wobei der Wissensgraph eine Entität für das Objekt umfasst, Abrufen mindestens einer dritten Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung, wobei die mindestens eine dritte Einbettung Kontext repräsentiert, wobei der Wissensgraph mindestens eine Entität für den Kontext umfasst, Bestimmen einer vierten Einbettung, wobei die vierte Einbettung eine Relation im Wissensgraphen zwischen dem Subjekt und dem Objekt repräsentiert, Abbilden der ersten Einbettung, der zweiten Einbettung, der mindestens einen dritten Einbettung und der vierten Einbettung mit einem Encoder auf eine fünfte Einbettung, wobei die fünfte Einbettung das Subjekt bei einer zweiten Instanz repräsentiert, Bestimmen eines Scores in Abhängigkeit von der zweiten Einbettung, der vierten Einbettung und der fünften Einbettung, wobei der Score eine Plausibilität für die Relation des Subjekts mit dem Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz repräsentiert.The device for processing a knowledge graph embedding of a knowledge graph comprises at least one processor which is designed for the following processes: determining a first embedding, the first embedding representing a subject in a first instance, the knowledge graph comprising an entity for the subject, retrieving a second Embedding from the knowledge graph embedding, the second embedding representing an object in the knowledge graph, the knowledge graph comprising an entity for the object, retrieving at least one third embedding from the knowledge graph embedding, the at least one third embedding representing context, the knowledge graph including at least one entity for comprises the context, determining a fourth embedding, the fourth embedding representing a relation in the knowledge graph between the subject and the object, mapping the first embedding, the second embedding, the at least one third embedding and de r fourth embedding with an encoder on a fifth embedding, whereby the fifth embedding represents the subject in a second instance, determining a score depending on the second embedding, the fourth embedding and the fifth embedding, the score being a plausibility for the relation of the Subject represented with the object in context at the second instance.
Vorteilhafterweise ist der mindestens eine Prozessor dazu ausgelegt, eine Vorrichtung in Abhängigkeit von der Relation des Subjekts zum Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz zu betreiben, wenn der Score eine Bedingung erfüllt, und andernfalls die Vorrichtung in Abhängigkeit von der Relation des Subjekts zum Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz nicht zu betreiben, wobei die Vorrichtung eine computergesteuerte Maschine ist, insbesondere ein Roboter, ein Fahrzeug, ein Haushaltsgerät, ein Elektrowerkzeug, eine Fertigungsmaschine, ein persönlicher Assistent oder ein Zugangskontrollsystem.The at least one processor is advantageously designed to operate a device as a function of the relation of the subject to the object in the context of the second instance if the score fulfills a condition, and otherwise the device as a function of the relation of the subject to the object in the Context not to operate at the second instance, wherein the device is a computer-controlled machine, in particular a robot, a vehicle, a household appliance, an electric tool, a manufacturing machine, a personal assistant or an access control system.
Die Vorrichtung stellt zeitlich kontextualisierte Wissensgraphenfakten als eine Modellierungsvorlage für situationsspezifische Informationen in einem Wissensgraphen zur Verfügung. Dies fügt einem bestehenden statischen Wissensgraphen eine zeitliche Abfolge von Hyper-Edges hinzu, das heißt zeitgestempelte Subjekt-Relation-Objekt-Tripel, wobei die Relation n-är ist, um n kontextualisierende Faktoren zu erfassen. Die Vorrichtung stellt ein Deep-Learning-Framework zur Verfügung, das statische globale Entitäts- und Relationseinbettungen in zeitlich kontextualisierte Einbettungen transformiert, wenn entsprechende zeitlich kontextualisierte Wissensgraphenfakten vorliegen.The device provides temporally contextualized knowledge graph facts as a modeling template for situation-specific information in a knowledge graph. This adds a time sequence of hyper-edges to an existing static knowledge graph, i.e. time-stamped subject-relation-object triples, the relation being n-ary in order to capture n contextualizing factors. The device provides a deep learning framework that static global entity and relation embeddings are transformed into temporally contextualized embeddings, if corresponding temporally contextualized knowledge graph facts are available.
Die Vorrichtung kann mindestens einen Sensor und/oder eine Schnittstelle für Sensordaten umfassen, wobei zum Betreiben der Vorrichtung der mindestens eine Prozessor dafür ausgelegt ist, Daten, insbesondere Sensordaten, die Audiodaten, Bilddaten, Videodaten, Radardaten, Lidardaten und/oder Metadaten umfassen, zu empfangen, wobei die Daten Informationen über das Subjekt, das Objekt und den Kontext in der ersten Instanz umfassen, und in Abhängigkeit von der Relation des Subjekts zum Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz eine Klassifizierung der Daten insbesondere für eine Ortsempfehlung, eine Ereignisvorhersage und/oder eine Fahrszenenklassifizierung zu bestimmen, wenn der Score die Bedingung erfüllt, oder andernfalls die Daten in Abhängigkeit von der Relation des Subjekts zum Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz nicht zu klassifizieren, und dann die Vorrichtung in Abhängigkeit von der Klassifizierung zu betreiben.The device can comprise at least one sensor and / or an interface for sensor data, the at least one processor being designed to operate the device to supply data, in particular sensor data, which include audio data, image data, video data, radar data, lidar data and / or metadata received, wherein the data includes information about the subject, the object and the context in the first instance, and depending on the relation of the subject to the object in the context in the second instance a classification of the data in particular for a location recommendation, an event prediction and / or to determine a driving scene classification if the score meets the condition, or otherwise not to classify the data depending on the relation of the subject to the object in the context at the second instance, and then to operate the device depending on the classification.
Der mindestens eine Prozessor kann zum Abrufen der ersten Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung ausgelegt sein.The at least one processor can be designed to retrieve the first embedding from the knowledge graph embedding.
Zum Bestimmen der ersten Einbettung kann der mindestens eine Prozessor dafür ausgelegt sein, eine Einbettung zu bestimmen, die das Subjekt in einer Instanz vor der ersten Instanz repräsentiert, und eine Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung, die ein Objekt im Wissensgraphen repräsentiert, mindestens eine Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung, die den Kontext repräsentiert, und eine Einbettung, die eine Relation im Wissensgraphen zwischen dem Subjekt und dem Objekt repräsentiert, mit einem Encoder auf die erste Einbettung abzubilden.To determine the first embedding, the at least one processor can be designed to determine an embedding that represents the subject in an instance before the first instance, and an embedding from the knowledge graph embedding that represents an object in the knowledge graph, at least one embedding from the Knowledge graph embedding, which represents the context, and an embedding, which represents a relation in the knowledge graph between the subject and the object, to be mapped onto the first embedding with an encoder.
Der mindestens eine Prozessor kann dafür ausgelegt sein, entweder die Einbettung, die das Subjekt in der Instanz vor der ersten Instanz repräsentiert, aus der Wissensgrapheneinbettung abzurufen oder indem er die Einbettung, die das Subjekt in einer Instanz vor der ersten Instanz repräsentiert, in Abhängigkeit von einer Einbettung bestimmt, die das Subjekt repräsentiert und die aus der Wissensgrapheneinbettung abgerufen wird.The at least one processor can be designed to either retrieve the embedding that the subject represents in the instance before the first instance from the knowledge graph embedding or by retrieving the embedding that the subject represents in an instance before the first instance, depending on an embedding determined which represents the subject and which is retrieved from the knowledge graph embedding.
Der mindestens eine Prozessor kann dafür ausgelegt sein, Trainingsdaten bereitzustellen, die das Subjekt, ein Referenzobjekt und eine Referenzrelation umfassen, wobei die Referenzrelation das Subjekt und das Referenzobjekt in einem Referenzkontext in Relation setzt, und den Encoder mit einer Backpropagation einer Abweichung zwischen dem Objekt und dem Referenzobjekt und/oder einer Abweichung zwischen der Relation und der Referenzrelation zu trainieren.The at least one processor can be designed to provide training data that include the subject, a reference object and a reference relation, the reference relation relating the subject and the reference object in a reference context, and the encoder with a backpropagation of a deviation between the object and to train the reference object and / or a deviation between the relation and the reference relation.
Der mindestens eine Prozessor kann dafür ausgelegt sein, die erste Einbettung, die zweite Einbettung, die mindestens eine dritte Einbettung und die vierte Einbettung in einem ersten Teil des Encoders auf eine Repräsentation der ersten Einbettung, eine Repräsentation der zweiten Einbettung, eine Repräsentation der mindestens einen dritten Einbettung und eine Repräsentation der vierten Einbettung abzubilden und die Repräsentation der ersten Einbettung, die Repräsentation der zweiten Einbettung, die Repräsentation der mindestens einen dritten Einbettung und die Repräsentation der vierten Einbettung in einem zweiten Teil des Encoders auf die fünfte Einbettung abzubilden.The at least one processor can be designed to set the first embedding, the second embedding, the at least one third embedding and the fourth embedding in a first part of the encoder to a representation of the first embedding, a representation of the second embedding, a representation of the at least one to map the third embedding and a representation of the fourth embedding and to map the representation of the first embedding, the representation of the second embedding, the representation of the at least one third embedding and the representation of the fourth embedding in a second part of the encoder on the fifth embedding.
Der mindestens eine Prozessor kann dafür ausgelegt sein, die erste Einbettung, die zweite Einbettung, die mindestens eine dritte Einbettung und die vierte Einbettung mit mindestens einer Self-Attention-Schicht im ersten Teil des Encoders abzubilden.The at least one processor can be designed to map the first embedding, the second embedding, the at least one third embedding and the fourth embedding with at least one self-attention layer in the first part of the encoder.
Der mindestens eine Prozessor kann dafür ausgelegt sein, die Repräsentation der ersten Einbettung, die Repräsentation der zweiten Einbettung, die Repräsentation der mindestens einen dritten Einbettung und die Repräsentation der vierten Einbettung mit mindestens einer Attention Layer im zweiten Teil des Encoders abzubilden.The at least one processor can be designed to map the representation of the first embedding, the representation of the second embedding, the representation of the at least one third embedding and the representation of the fourth embedding with at least one attention layer in the second part of the encoder.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Zeichnungen:
-
1 stellt zumindest einen Teil einer Vorrichtung zum Verarbeiten einer Wissensgrapheneinbettung schematisch dar, -
2 stellt schematisch einen Wissensgraphen dar, -
3 stellt schematisch eine Abfolge von Encodern dar, -
4 zeigt Schritte in einem Verfahren zum Verarbeiten der Wissensgrapheneinbettung.
-
1 represents at least part of a device for processing a knowledge graph embedding schematically, -
2 shows schematically a knowledge graph, -
3 shows schematically a sequence of encoders, -
4th Figure 12 shows steps in a method for processing knowledge graph embedding.
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Ein Wissensgraph
Der Wissensgraph
Die erste Relation
Die zweite Situation zum Zeitpunkt t=2 ist ein Ergebnis eines Betriebs der Vorrichtung
Die erste Situation und die zweite Situation können in einem Training dazu verwendet werden, den Encoder
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Im Beispiel kann die Vorhersage ein Objekt im Wissensgraphen
Im Beispiel kann die Vorhersage ein Objekt im Wissensgraphen
Im Beispiel kann die Vorhersage ein Objekt im Wissensgraphen
Die Wissensgrapheneinbettung
Im Beispiel ist das Subjekt das gleiche, in einer Folge von Zeitinstanzen ti. Das Objekt, die Relation und der Kontext können sich von einer Zeitinstanz ti zu einer anderen Zeitinstanz ti+1 ändern.In the example the subject is the same, in a sequence of time instances ti. The object that Relation and context can change from one time instance ti to another time
Der mindestens eine Prozessor
Der Encoder
Der mindestens eine Prozessor
Der mindestens eine Prozessor
Der mindestens eine Prozessor
Der mindestens eine Prozessor
Der mindestens eine Prozessor
Optional ist der mindestens eine Prozessor
Der mindestens eine Prozessor
Eine Abfolge von Encodern
Der erste Eingang
Der mindestens eine Prozessor
Der Wissensgraph
KG-Fakten stellen Subjekt-Prädikat-Objekt-Aussagen dar, die als statisches und stabiles Hintergrundwissen vorausgesetzt werden.KG facts represent subject-predicate-object statements that are assumed as static and stable background knowledge.
Im Beispiel sind tKG-Fakten als Quadrupel (e^s, r, e^o, ti) definiert, wobei ti ∈ N einen Punkt in einer Folge t1, ..., tn angibt, an dem der Fakt aufgetreten ist. In einem exemplarischen Szenario wird ti aus der Diskretisierung von Zeitstempeln gewonnen und erzeugt so eine global geordnete Menge von Fakten, wobei n die Gesamtzahl der Zeitpunkte ist.In the example, tKG facts are defined as quadruples (e ^ s, r, e ^ o, ti), where ti ∈ N indicates a point in a sequence t1, ..., tn at which the fact occurred. In an exemplary scenario, ti is obtained from the discretization of time stamps and thus generates a globally ordered set of facts, where n is the total number of times.
KG-Fakten ohne zeitliche Dimension werden für beliebige t als wahr angesehen.KG facts without a time dimension are considered true for any t.
Im Beispiel sind cKG-Fakten als (n + 1)-Tupel (e^s, r^c, e^o, e^c1 , ..., e^c_nc) definiert, die es erlauben, Kontext als nc-äre Relation zu modellieren, wobei e^c1 , ..., e^c_nc Einbettungen von nc Kontextentitäten sind, die eine Relation zwischen einem durch die Einbettung e^s repräsentierten Subjekt und einem durch die Einbettung e^o repräsentierten Objekt beeinflussen. Die Relation wird durch eine Einbettung r^c repräsentiert.In the example, cKG facts are defined as (n + 1) tuples (e ^ s, r ^ c, e ^ o, e ^ c1, ..., e ^ c_nc), which allow context to be nc-are To model relation, where e ^ c1, ..., e ^ c_nc are embeddings of nc context entities which influence a relation between a subject represented by the embedding e ^ s and an object represented by the embedding e ^ o. The relation is represented by an embedding r ^ c.
Wie bei KG-Fakten werden cKG-Fakten als nicht-dynamisches Hintergrundwissen zu einer aktuellen Situation betrachtet.As with KG facts, cKG facts are viewed as non-dynamic background knowledge of a current situation.
Im Beispiel sind tcKG-Fakten (n+2)-Tupel (e^s, r^c, e^o, ti, e^c_1, ..., e^c_nc), die sequentiell kontextualisierte KG-Fakten repräsentieren, indem sie die Merkmale von tKGs und cKGs kombinieren. tcKG-Fakten erfassen eine spezifische Situation, in der sich das durch die Einbettung e^s repräsentierte Subjekt zum Zeitpunkt ti befindet. Die Einbettungen e^c_1, ..., e^c_nc repräsentieren Einflussfaktoren, das heißt Kontext, auf die Relation des durch die Einbettung e^s repräsentierten Subjekts auf das durch die Einbettung e^o repräsentierte Objekt.In the example, tcKG facts are (n + 2) tuples (e ^ s, r ^ c, e ^ o, ti, e ^ c_1, ..., e ^ c_nc) that represent sequentially contextualized KG facts by they combine the features of tKGs and cKGs. tcKG facts capture a specific situation in which the subject represented by the embedding e ^ s is at the time ti. The embeddings e ^ c_1, ..., e ^ c_nc represent influencing factors, i.e. context, on the relation of the subject represented by the embedding e ^ s to the object represented by the embedding e ^ o.
Das Verfahren wird zum Beispiel in Instanzen ti wiederholt, die während des Betriebs der Vorrichtung
Das Verfahren umfasst einen Schritt
Die Einbettungen, die aus der Wissensgrapheneinbettung
Bei einer nc-ären Relation r^c ist eine an r^c beteiligte Entität im Beispiel definiert als das durch die Einbettung e^s repräsentierte Subjekt, dessen Perspektive in Bezug auf ein durch die Einbettung e^o repräsentiertes Objekt repräsentiert wird.In the case of an nc-ary relation r ^ c, an entity involved in r ^ c is defined in the example as the subject represented by the embedding e ^ s, whose perspective is represented in relation to an object represented by the embedding e ^ o.
Die Kontexte sind durch die übrigen an der nc-ären Relation r^c beteiligten Entitäten gegeben und werden durch Einbettungen c^1, ..., c^nc repräsentiert.The contexts are given by the other entities involved in the nc-ary relation r ^ c and are represented by embeddings c ^ 1, ..., c ^ nc.
Der Kontext definiert die Einflussfaktoren in einer konkreten Situation.The context defines the influencing factors in a specific situation.
Danach umfasst das Verfahren das Verarbeiten der Wissensgrapheneinbettung
Ein Schritt
Das Bestimmen der ersten Einbettung e^s_ti kann das Bestimmen einer Einbettung e^s_ti-1 umfassen, die das Subjekt in einer Instanz ti-1 vor der ersten Instanz ti repräsentiert. Das Bestimmen der ersten Einbettung e^s_ti kann das Abbilden einer Einbettung aus der Wissensgrapheneinbettung
Ein Schritt
Je nach Anwendungsfall kann die gleiche Einbettung e^o in den Instanzen t1, ..., tn verwendet werden oder es können unterschiedliche Einbettungen e^o_ti in mehreren oder einer beliebigen der Instanzen t1, ..., tn abgerufen werden. Im Beispiel repräsentiert die Einbettung e^s für das Subjekt das Fahrzeug und die Einbettung e^o für das Objekt den Fußgänger. Im Beispiel wird die gleiche Einbettung e^o für das gleiche Objekt in den Instanzen t1, ..., tn verwendet.Depending on the application, the same embedding e ^ o can be used in the instances t1, ..., tn or different embeddings e ^ o_ti can be called up in several or any of the instances t1, ..., tn. In the example, the embedding e ^ s for the subject represents the vehicle and the embedding e ^ o for the object represents the pedestrian. In the example, the same embedding e ^ o is used for the same object in the instances t1, ..., tn.
Ein Schritt
Je nach Anwendungsfall können die gleichen Einbettungen e^c1, ..., e^cnc in den Instanzen t1, ..., tn verwendet werden oder es können unterschiedliche Einbettungen e^c1_ti, ..., e^cnc_ti in mehreren oder einer beliebigen der Instanzen t1, ..., tn abgerufen werden. Im Beispiel ändert sich der Kontext in den Instanzen.Depending on the application, the same embeddings e ^ c1, ..., e ^ cnc can be used in the instances t1, ..., tn or different embeddings e ^ c1_ti, ..., e ^ cnc_ti can be used in several or one any of the instances t1, ..., tn can be called up. In the example, the context changes in the instances.
Falls vorhanden, kann der Kontext um Entitäten erweitert werden, die deterministisch von dem durch die Einbettung e^o repräsentierten Objekt abhängen. Nicht-deterministisch abhängiger Kontext des durch die Einbettung e^o repräsentierten Objekts oder Kontext oder Fakten, die nicht nur für einen gewissen Zeitpunkt ti spezifisch sind, dürfen nicht explizit modelliert werden.If present, the context can be expanded to include entities that depend deterministically on the object represented by the embedding e ^ o. Non-deterministically dependent context of the object represented by the embedding e ^ o or context or facts that are not only specific for a certain point in time ti must not be explicitly modeled.
Ein Schritt
Der zeitliche Kontext wird im Encoder
Nach Zeitstempel t sortiert, definieren die durch verschiedene Einbettungen r^c repräsentierten Relationen einen sequenziellen Kontext im Encoder
Danach wird ein Schritt
Der Schritt
Die fünfte Einbettung e^s_ti+1 repräsentiert das Subjekt bei der zweiten Instanz ti+1.The fifth embedding e ^ s_ti + 1 represents the subject in the second
Im Beispiel werden die erste Einbettung e^s_ti, die zweite Einbettung e^o, die mindestens eine dritte Einbettung e^c1_ti+1, ..., e^cnc_ti+1 und die vierte Einbettung r in einem ersten Teil des Encoders (
Im Beispiel werden die Repräsentation der ersten Einbettung, die Repräsentation der zweiten Einbettung, die Repräsentation der mindestens einen dritten Einbettung und die Repräsentation der vierten Einbettung im zweiten Teil des Encoders
Im Beispiel werden die erste Einbettung e^s_ti, die zweite Einbettung e^o_ti+1, die mindestens eine dritte Einbettung e^c1_ti+1, ..., e^cnc_ti+1 und die vierte Einbettung r mit mindestens einer Self-Attention-Schicht
Im Beispiel werden die Repräsentation der ersten Einbettung, die Repräsentation der zweiten Einbettung, die Repräsentation der mindestens einen dritten Einbettung und die Repräsentation der vierten Einbettung mit mindestens einer Attention-Schicht
Der Encoder
Innerhalb des Encoders
Die Attention-Köpfe in jeder Self-Attention-Schicht sind dafür ausgelegt, der Struktur der Relationen zu ähneln, die durch einen temporär kontextualisierten Wissensgraphen mit tcKG-Fakten definiert sind. Anstatt paarweise Attention für alle Eingänge des Encoders
Die Attention-Schichten
Danach wird ein Schritt
Der Score f repräsentiert die Plausibilität für die Relation des Subjekts mit dem Objekt im Kontext bei der zweiten Instanz ti+1.The score f represents the plausibility for the relation of the subject with the object in the context for the second
Der Encoder
Danach wird ein Schritt
Im Beispiel umfasst der Schritt
Der Schwellenwert kann ein Referenzscore sein, der für einen anderen zeitlich kontextualisierten Wissensgraphenfakt für das Subjekt bestimmt wurde. Die Schritte
Danach wird ein Schritt
Im Beispiel wird das Fahrzeug betrieben. Der Betrieb des Fahrzeugs im Beispiel hängt von der Klassifizierung ab, wenn die Plausibilität der Klassifizierung den Schwellenwert überschreitet. Andernfalls kann der Betrieb des Fahrzeugs vom Ergebnis der Verarbeitung der Wissensgrapheneinbettung unverändert oder unbeeinflusst bleiben.In the example, the vehicle is being operated. The operation of the vehicle in the example depends on the classification if the plausibility of the classification exceeds the threshold value. Otherwise, the operation of the vehicle can remain unchanged or unaffected by the result of the processing of the knowledge graph embedding.
Der Encoder
Die Referenzrelation setzt das Subjekt und das Referenzobjekt in einen Referenzkontext.The reference relation places the subject and the reference object in a reference context.
Das Training des Encoders
Der Score wird mit einer Scoring-Funktion bestimmt. Die Abweichung wird mit einer Verlustfunktion bestimmt. Die Backpropagation zielt darauf ab, ein Trainingsziel zu erreichen.The score is determined with a scoring function. The deviation is determined with a loss function. Backpropagation aims to achieve a training goal.
Der Encoder
Im Beispiel wird Link-Vorhersage als Trainingsziel verwendet. Das Trainingsziel ist in einem Beispiel die korrekte Vorhersage von e^o_t+1 bei gegebenem e^s_t und r^c_t, wobei e^o_t+1 ausmaskiert wird.In the example link prediction is used as the training goal. In one example, the training goal is the correct prediction of e ^ o_t + 1 for a given e ^ s_t and r ^ c_t, where e ^ o_t + 1 is masked out.
Die Gewichte passen sich also beim Training an, derart, dass eine Scoring-Funktion f(e^s_t, r^c_t, e^o_t) einen hohen Score für das richtige e^o_t+1 aus den Trainingsdaten und einen niedrigen Score für alle anderen Entitäten ausgibt. Die Verwendung einer Soft-Max-Funktion auf den vorhergesagten Scores für das verwendete e^o ermöglicht die Berechnung des Cross-Entropie-Verlustes gegen ein korrektes Tripel und Backpropagation des Fehlers.The weights adapt during training in such a way that a scoring function f (e ^ s_t, r ^ c_t, e ^ o_t) has a high score for the correct e ^ o_t + 1 from the training data and a low score for all other entities. The use of a soft max function on the predicted scores for the e ^ o used enables the calculation of the cross-entropy loss against a correct triple and backpropagation of the error.
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CN116401380A (en) * | 2023-06-07 | 2023-07-07 | 湖北工业大学 | Heterogeneous knowledge graph-oriented contrast learning prediction method and system |
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- 2021-04-20 DE DE202021102099.7U patent/DE202021102099U1/en active Active
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CN116401380B (en) * | 2023-06-07 | 2023-08-11 | 湖北工业大学 | Heterogeneous knowledge graph-oriented contrast learning prediction method and system |
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