知识图谱与大模型的 "完美联姻"：融合综述与未来展望

知识图谱与大模型的 "完美联姻"：融合综述与未来展望

知识图谱与大模型的融合是当前人工智能领域的重要研究方向。本文详细介绍了知识图谱和大模型的特点、互补性以及它们相互增强的方式，并展望了未来的发展方向。

一、知识图谱与大模型的特点和互补性

知识图谱的特点：

• 结构化知识：以实体和实体之间的关系构成的三元组为基本组成单位，能够清晰地表示知识的结构。
• 数据真实性：知识图谱中的数据通常具有较高的真实性和可靠性。
• 可解释性：其内部的结构知识更接近人类认知，能够提供一种解释和推理知识的手段。

大模型的特点：

• 强大的语言理解能力：能够理解和处理大规模的文本数据，具备上下文学习能力和领域泛化能力。
• 优秀的零样本学习能力：在处理自然语言下游任务时表现出色，能够轻松进行少样本迁移学习。

知识图谱与大模型的互补性：

• 知识图谱对大模型的增强：知识图谱可以为大模型提供真实可靠的知识，减轻大模型产生幻觉的问题，提供解释和推理知识的手段，探究大模型内部复杂的工作步骤和推理过程，还可以作为外部检索工具，帮助大模型解决公平、隐私和安全等问题。
• 大模型对知识图谱的增强：大模型在零样本和少样本的训练中，能够应对知识图谱构建、补全、推理和问答等各种挑战。例如，大模型可以利用零样本或少样本学习的信息提取能力，从文本或其他数据源中完成实体抽取和关系抽取任务，节约数据标注的时间和成本；还可以作为额外知识库提取可信知识，完成知识图谱的补全。

二、大模型增强知识图谱的方式

知识图谱的构建任务：

• 增强知识图谱构建：利用大模型零样本或少样本学习的信息提取能力，从文本或其他数据源中完成实体抽取和关系抽取任务，但输出结果依赖于大模型自身性能，在一些复杂任务中可能无法保证抽取结果的准确性。
• 增强知识图谱补全：大模型可作为额外知识库提取可信知识，完成知识图谱的补全，将知识图谱中的实体、关系等结构信息融入大模型，可使大模型具有结构感知推理能力。

知识图谱的推理任务：

• 增强知识图谱推理：大模型的到来使得通识知识和知识图谱联合推理成为可能，大模型能够理解自然语言文本，结合知识图谱的知识，辅助挖掘知识图谱推理的规则及评估方案。
• 问答：图模互补为知识图谱问答系统创造新的机会，通过微调技术或直接应用大模型，可提高知识图谱问答系统的性能和可解释性。

三、知识图谱增强大模型的方式

大模型训练及任务应用：

• 增强自身性能：在大模型预训练阶段，将知识图谱中的结构化信息作为训练数据，构建预训练语料库，可增强大模型自身涌现能力；采用对齐技术将知识图谱内嵌大模型，使模型能够学习内嵌的事实化知识。
• 增强推理：思维链等技术可通过少样本示例提示来增强大型模型推理任务，但可能会受到偏见特征影响；采用图神经网络和知识图谱相结合的方式，可提高模型推理能力。
• 增强检索：检索增强生成等方法通过外部真实知识向量索引来解决大模型无法自我更新知识的问题，提高大模型处理知识密集型任务的能力。
• 增强可解释性：通过将知识图谱与大模型相结合，如 LMExplainer 等方法，可提供更全面、清晰、可理解的文本解释，增强大模型的可解释性。

四、总结与展望

在图模互补的系统中，建立有效的反馈机制以动态调整和优化知识图谱与大模型之间的互动至关重要。构建这类系统的关键在于：

• 大模型和知识图谱的反馈交互；
• 适用于不同任务和场景的通用知识图谱；
• 各种知识增强型大模型的应用（例如 通过ChatExtract 和 AutoKG 工具完 成领域知识图谱的构建）。

总的来说，知识图谱和大模型相互协作构建，有利于提升系统的可靠性、可解释性和智能程度。

未来展望

• 增强大模型自身性能：
• 关注知识注入：未来研究将更关注如何有效将结构化、高质量的知识注入大模型，以及使大模型更好地理解结构化数据。
• 改进知识编码策略：需要采用更先进的知识编码策略，如图神经网络，以更好地捕捉知识图谱中的关系和语义信息。
• 图模互补深度融合：
• 结合强化学习技术：如 JointLK 和 QA - GNN 通过图神经网络将知识图谱与大模型联立起来，DRAGON 增加自监督学习策略，未来可结合先进的强化学习技术，进一步探索更高效的交互机制、更有效的微调和更新策略。
• 缓解大模型幻觉现象：
• 借助外部工具：目前大模型存在幻觉问题，在一些高精度领域不可接受。未来可借助可靠、最新的知识图谱等外部工具，提高大模型自身的问题解决能力，缓解幻觉现象。
• 有机结合检索和推理：将知识图谱与语言模型的检索和推理有机结合，为大模型提供更准确的信息。
• 可解释型大模型：
• 探索内部工作流程：由于大模型的参数量过大，缺乏统一的解释标准和可靠的解释评估方法，可解释性面临挑战。未来需要探索大模型内部的工作流程，如通过知识图谱和图注意网络对大模型的关键决策信号进行探索。
• 增强可解释性：研究人员需要进一步探索大模型的推理过程，使模型能够解释其决策和推理过程，借助知识图谱来增强大模型的可解释性，增加人们对大模型决策的信任。