将知识图谱与大模型（LLM）协同化：实现语义增强智能的途径

知识图谱科技 · 公众号 · · 2025-02-20 13:05

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前言摘要

本白皮书探讨了大型语言模型（LLMs）与知识图谱（KGs）之间的协同关系及其在人工智能领域的革命性潜力。

Key Takeaways

LLMs能生成类人文本，但存在生成不准或偏见信息的局限性。
KGs以结构化方式存储信息，便于查询和数据访问，但构建过程耗时且需专业技能。
LLMs的本体提示功能可简化KG的创建，提高效率。
将KG集成进LLMs可改善语境理解，降低偏见，提升准确性。
LLM和KG的结合在金融、电子商务和法律等多个领域有广泛应用。
技术挑战包括KG结构的复杂性、数据兼容性和计算负担。
伦理和隐私问题需引起重视，强调法律合规和可持续性。

Synergizing Knowledge Graphs with Large Language Models (LLMs): A Path to Semantically Enhanced Intelligence

Sources:

https://enterprise-knowledge.com/synergizing-knowledge-graphs-with-large-language-models-llms/

正文

为什么大型语言模型（LLM）有时会产生意想不到或不准确的结果，通常被称为“幻觉”？在尝试将 LLM 的功能与其特定的业务环境保持一致时，组织面临哪些挑战？这些紧迫的问题凸显了 LLM 的复杂性和潜在问题。然而，LLM 与知识图谱（KG）的集成提供了有前途的途径，不仅可以解决这些问题，还可以彻底改变数据处理和知识提取的格局。本文深入探讨了这种创新集成，探讨了它如何塑造人工智能（AI）的未来及其实际应用。

介绍

大型语言模型（LLM）已在包含数十亿个单词的多样化和广泛的数据集上进行训练，以非常连贯且与上下文相关的方式理解、生成人类语言并与之交互。知识图谱（KG）是一种结构化的信息存储形式，它利用图形数据库格式来连接实体及其关系。KG 将各种概念之间的关系转化为人类和机器都可以解释的数学和逻辑格式。本文的目的是探讨 LLM 和 KG 之间的协同关系，展示它们的整合如何彻底改变数据处理、知识提取和人工智能（AI）能力。我们解释了 LLM 和 KG 的复杂性，展示了它们的优势，并展示了它们的组合如何导致更高效、更全面的知识处理并提高 AI 应用程序的性能。

了解生成式大型语言模型

LLM 可以生成与人类写作非常相似的文本。他们可以撰写论文、诗歌和技术文章，甚至可以以非常类似于人类的方式模拟对话。LLM 使用深度学习，特别是一种称为 transformer 的神经网络架构形式。这种架构允许模型权衡句子中不同单词的重要性，从而更好地理解语言上下文和语法。LLM 的主要优势之一是它们能够理解和响应对话或文本中的上下文。这使得它们对聊天机器人、内容创建和语言翻译等应用程序特别有效。但是，尽管 LLM 具有许多功能，但它们也有局限性。他们可能会生成不正确或有偏见的信息，并且他们的回答会受到他们接受训练的数据的影响。此外，他们不具备真正的理解或意识;它们只是根据数据中的模式模拟这种理解。

‍ 探索知识图谱 ‍

KG 是一种以结构化格式表示和存储信息的强大方法，使人类和机器都可以更轻松地访问和理解复杂的数据集。它们广泛用于各个领域，包括搜索引擎、推荐系统和数据集成平台。知识图谱的核心由连接这些实体的实体（节点）和关系（边缘）组成。这种结构允许以视觉直观且计算效率高的方式表示不同数据片段之间的复杂关系。KG 通常用于集成来自多个来源的结构化和非结构化数据。此集成通过提供统一视图来提供更全面的数据理解。KG 的优势之一是易于查询。SPARQL（一种图形数据库的查询语言）等技术使用户能够有效地从知识图谱中提取复杂信息。KG 在各个领域都有应用，包括搜索引擎（如 Google 的知识图谱）、社交网络、商业智能和人工智能。

使用 LLM 增强知识图谱创建

KG 明确了隐含的人类知识，并允许从他们提供的信息中得出推论。本体或图形模型充当这些推理的锚点或约束。一旦创建和验证，KG 就可以被信任为事实来源，它们根据其模型的语义和结构（本体）进行推理。由于这种人工干预的元素，人类可以确保信息解释在给定的上下文中是正确的，特别是减轻“垃圾进 - 垃圾出”现象。然而，由于这种人工干预，它们的创建也可能相当耗费人力。KG 是使用几种类型的图形数据库框架之一创建的，它们通常依赖于某种形式的人工干预，并且由具有专业技能和/或专业软件的个人生成。要访问知识图谱中的信息，它们必须存储在适当的图形数据库平台中，并且需要使用专门的查询语言来查询图形。由于这些专业技能和高度的人工干预，创建知识图谱可能非常耗时且劳动密集。

通过本体提示使用 LLM 增强 KG 创建

There is an established process for creating a complete knowledge graph. After data collection, LLM processing and structuring for the knowledge graph make up the bulk of the work.

通过一种称为本体提示的技术，LLM 可以有效地解析大量非结构化文本，准确识别和提取相关实体，并辨别这些实体之间的复杂关系。通过理解和利用数据出现的上下文，这些模型不仅能够识别不同的实体类型（如人员、地点、组织等），还可以描绘连接这些实体的细微关系。此过程大大简化了 KG 的创建和丰富，将原始、非结构化数据转换为结构化、互连的知识网络，该知识网络既可访问又可作。将 LLM 集成到 KG 构建中不仅丰富了数据，还显着增强了知识图谱在各种应用程序中的实用性和准确性，从语义搜索和内容推荐到高级分析和决策支持。

使用知识图谱提高LLM性能

将 KG 集成到 LLM 中提供了实质性的性能改进，特别是在增强上下文理解、减少偏见和提高准确性方面。KG 为 LLM 注入了上下文深度的语义层，使这些模型能够以对主题更细致的理解来掌握和处理语言。这种交互显着增强了 LLM 的理解能力，因为它们变得更加擅长以更高的精度解释和响应复杂的查询。此外，KG 的结构性有助于减轻 LLM 中固有的偏见。通过提供平衡和事实的信息表示，KG 有助于消除偏见，并促进更客观和明智的内容生成。最后，将 KG 纳入 LLM 有助于提高 LLM 生成的输出的准确性和可靠性。

A contextual framework for enhancing large language models with knowledge graphs. Knowledge Graphs boost accuracy & reliability, reduce bias, improve comprehension, inject contextual depth, and provide a semantic layer of context for LLMs.

来自 KG 的经过验证的数据是坚实的基础，减少了 LLM 处理的信息中的歧义和错误，从而确保更高质量的输出，值得信赖、可追溯且上下文连贯。

‍‍‍ ‍ 案例研究和应用

LLM 和 KG 的整合在各个行业取得了重大进展，并改变了我们处理和利用信息的方式。例如，在金融领域，LLM 与 KG 相结合用于风险评估和欺诈检测。这些系统分析交易模式、检测异常情况并了解不同实体之间的关系，帮助金融机构降低风险并防止欺诈活动。另一个例子是个性化推荐系统 .亚马逊等电子商务平台利用 KG 和 LLM 来了解客户偏好、搜索历史和购买行为。这种集成允许高度个性化的产品和内容推荐，改善客户体验并提高销售额和参与度。在法律行业，LLM 和 KG 用于分析法律文件、判例法和法规。他们帮助总结法律文件、提取相关条款和进行研究，从而为法律专业人士节省时间并提高法律建议的准确性。LLM 和 KG 整合的潜力是无限的，有望实现跨领域的变革性进步。例如，利用 LLM 和 KG 可以改变教育平台，指导学习者完成量身定制的个性化教育之旅。在医疗保健领域，复杂虚拟助手的创新正在彻底改变远程医疗，提供预防保健和初步诊断。城市规划和管理将从这项技术中受益匪浅，通过分析从交通模式到社交媒体情绪的各种数据源，实现更智能的城市规划。此外，研发将加速，LLM 和 KG 协同合作，以实现文献综述的自动化，培养新颖的研究理念，并预测实验结果。

The impact of large language models and knowledge graph integration is far reaching. It affects a wide range of industries, including healthcare, urban planning, research & development, finance, law, education, and e-commerce.

挑战和注意事项

虽然 LLM 和 KG 的整合是有希望的，但它伴随着一系列重大挑战和考虑。从技术角度来看，将 LLM 与 KG 合并需要复杂的算法，能够处理 KG 结构的复杂性和 LLM 处理的自然语言的细微差别。例如，确保数据兼容性、保持实时数据同步和管理计算负载是需要高级解决方案和持续创新的艰巨任务。此外，道德和隐私问题是这种集成的最大挑战之一。使用 LLM 和 KG 涉及处理大量数据，其中一些可能是敏感的或个人数据。确保这些技术遵守隐私法律法规、维护数据机密性并做出合乎道德的决策是一项持续的挑战。LLM 的训练数据中还存在长期存在的偏差风险，需要仔细监督和实施偏差缓解策略。此外，这些先进技术的可持续性也不容忽视。与培训和运行大规模 LLM 以及维护大量 KG 相关的能源消耗构成了重大的环境问题。随着对这些技术的需求增长，找到最大限度地减少碳足迹和开发更节能模型的方法非常重要。解决这些技术、道德和可持续性挑战对于负责任和有效地实施 LLM 和 KG 集成至关重要。

结论

在本白皮书中，我们探讨了 LLM 和 KG 之间的动态相互作用，揭示了它们整合对各个行业的深远影响。我们深入研究了 LLM 在增强 KG 的创建和丰富方面的变革能力，突出了自动数据提取、上下文理解和数据丰富。相反，我们讨论了 KG 如何通过赋予上下文深度、减少偏差、实现来源可追溯性以及提高准确性和可靠性来提高 LLM 性能。我们还展示了这种协同作用的实际优势和革命性潜力。总之，LLM 和 KG 的结合站在技术进步的最前沿，并引导我们走向一个增强智能和明智决策的时代。然而，促进持续研究、鼓励跨学科合作以及培育一个优先考虑道德考虑和可持续性的生态系统非常重要。

参考文献

将知识图谱与大模型 （LLM） 协同化：实现语义增强智能的途径

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