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基于多通道图神经网络的属性聚合式实体对齐

纪鑫 武同心 王宏刚 杨智伟 何禹德 赵晓龙

纪鑫,武同心,王宏刚,等. 基于多通道图神经网络的属性聚合式实体对齐[J]. 北京航空航天大学学报,2024,50(9):2791-2799 doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0703
引用本文: 纪鑫,武同心,王宏刚,等. 基于多通道图神经网络的属性聚合式实体对齐[J]. 北京航空航天大学学报,2024,50(9):2791-2799 doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0703
JI X,WU T X,WANG H G,et al. Attribute aggregation entity alignment based on multi-channel graph neural network[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2024,50(9):2791-2799 (in Chinese) doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0703
Citation: JI X,WU T X,WANG H G,et al. Attribute aggregation entity alignment based on multi-channel graph neural network[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2024,50(9):2791-2799 (in Chinese) doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0703

基于多通道图神经网络的属性聚合式实体对齐

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0703
基金项目: 国家电网有限公司大数据中心科技项目(SGSJ0000FXJS2100099)
详细信息
    通讯作者:

    E-mail:tongxin-wu@sgcc.com.cn

  • 中图分类号: TP391.1

Attribute aggregation entity alignment based on multi-channel graph neural network

Funds: Big Data Center of State Grid Corporation of China Technology Project (SGSJ0000FXJS2100099)
More Information
  • 摘要:

    随着电力大数据时代的到来,电网企业在多年的技术监督工作中积累了大量的多模态数据。多模态数据的结构化存储和融合是电力系统有效组织和管理的关键。为融合构建大规模的电力缺陷多模态知识图谱,提出基于多通道图神经网络的多模态实体对齐方法,以有效融合多源电力异构数据。收集电力领域缺陷日志记录,构建电力缺陷多模态知识图谱实体对齐数据集(EKG),将文本、图像等多模态信息整合到知识图谱中,为实体对齐任务提供丰富的语义信息。多模态数据增加了实体和关系表示的难度,通过挖掘电力领域多模态知识图谱的特征信息,设计属性聚合式对齐方法,利用知识图谱中的多模态属性和结构信息从图像、文本、名称和结构4个维度学习节点表示,解决电力缺陷多模态知识图谱无法有效集成的问题。实验结果表明:所提方法在EKG上取得了最好的效果。

     

  • 图 1  多模态实体对齐示例

    Figure 1.  Multi-modal entity alignment examples

    图 2  本文方法示意图

    Figure 2.  Schematic diagram of the proposed method

    图 3  不同对齐种子率下的各模型性能

    Figure 3.  Performance of each model with different alignment seed rates

    图 4  不同模型层数和维度下的本文模型性能

    Figure 4.  Performance of the proposed model with different layers and dimensions

    表  1  电力缺陷多模态知识图谱节点和关系类型

    Table  1.   Node and relationship types of power defects of multi-modal knowledge graph

    节点类型节点关系
    设备子部件关系
    缺陷缺陷关系
    缺陷图片图片
    危害缺陷危害
    成因引起
    措施具体措施
    设备型号型号
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    表  2  数据集统计信息

    Table  2.   Dataset statistics

    类型 实体类型数 关系类型数 属性类型数 图像数
    知识图谱1 3 229 7 24 3 821
    知识图谱2 4 821 7 18 5 438
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    表  3  电力缺陷多模态知识图谱统计

    Table  3.   Statistics of power defects of multi-modal knowledge graph

    类型 关系数 节点数 属性数
    知识图谱1 3 498 2 363 3 077
    知识图谱2 3 531 2 363 3 132
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    表  4  本文方法主要参数

    Table  4.   Main parameters of the proposed method

    参数 本文方法最优值
    每批次训练样本的大小 32
    节点嵌入维数 128
    随机失活比率 0.6
    GCN和GAT模型层数 2
    训练轮次 100
    L2正则化 0.0001
    Adam优化器中的初始学习率 0.001
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    表  5  实体对齐性能

    Table  5.   Entity alignment performances %

    模型 MR MRR Hits@1 Hits@10
    GCN-align[22] 51.37 60.73 50.92 77.38
    KDCoE[23] 33.83 53.35 36.83 60.24
    MuGNN[24] 42.82 47.23 47.85 68.76
    SEA[25] 28.23 64.27 51.21 70.72
    MultiKE[26] 41.78 54.93 51.19 75.25
    RSN4EA[27] 32.72 49.02 52.72 73.82
    AliNet[28] 38.83 61.38 53.48 75.63
    AttrGNN[29] 28.28 62.82 53.05 75.42
    本文模型 26.24 66.32 57.82 81.73
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    表  6  消融实验

    Table  6.   Ablation experiments %

    数据格式 信息 MR MRR Hits@1 Hits@10
    使用1种数据格式 图像信息(G1) 40.23 42.73 31.32 62.89
    文本信息(G2) 43.83 39.51 34.27 65.73
    名字信息(G3) 38.29 40.36 38.92 67.28
    结构信息(G4) 39.27 41.64 42.03 69.20
    使用2种数据格式 G1+G2 33.02 50.72 49.24 73.54
    G1+G3 36.71 52.20 51.53 77.09
    G1+G4 32.46 53.01 51.01 74.37
    G2+G3 30.06 56.24 50.23 75.40
    G2+G4 34.12 58.91 52.17 77.74
    G3+G4 31.58 57.54 53.92 78.37
    使用3种数据格式 G1+G2+G3 29.70 62.87 53.27 79.73
    G1+G2+G4 28.06 65.29 56.84 80.28
    G1+G3+G4 28.25 62.86 54.24 81.07
    G3+G3+G4 26.94 59.72 55.39 80.94
    使用所有数据格式 G1+G2+G3+G4 26.24 66.32 57.82 81.73
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  • [1] 高海翔, 苗璐, 刘嘉宁, 等. 知识图谱及其在电力系统中的应用研究综述[J]. 广东电力, 2020, 33(9): 66-76.

    GAO H X, MIAO L, LIU J N, et al. Review on knowledge graph and its application in power systems[J]. Guangdong Electric Power, 2020, 33(9): 66-76(in Chinese).
    [2] 王小鹏. 基于知识图谱的择优分段迭代式实体对齐方法研究[J]. 信息与电脑(理论版), 2021, 33(18): 48-52.

    WANG X P. Research on the method of optimal segmentation iterative entity alignment based on knowledge graph[J]. China Computer & Communication, 2021, 33(18): 48-52(in Chinese).
    [3] 魏忠诚, 张洁滢, 连彬, 等. 基于双向GCN和CVm的实体对齐模型研究[J]. 计算机应用研究, 2021, 38(9): 2716-2720.

    WEI Z C, ZHANG J Y, LIAN B, et al. Entity alignment model based on two-way GCN and CVm[J]. Application Research of Computers, 2021, 38(9): 2716-2720(in Chinese).
    [4] 马建红, 刘双耀, 杨珺. 多信息加权融合实体对齐算法[J]. 计算机应用与软件, 2021, 38(7): 295-301.

    MA J H, LIU S Y, YANG J. Multi-information weighted fusion entity alignment algorithm[J]. Computer Applications and Software, 2021, 38(7): 295-301(in Chinese).
    [5] 王悦悦. 面向高铁运维领域的嵌入实体对齐技术研究与实现[D]. 北京: 北京交通大学, 2021.

    WANG Y Y. Research and implementation of embedded entity alignment technology for high speed rail operation and maintenance domain[D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2021(in Chinese).
    [6] 田玲, 张谨川, 张晋豪, 等. 知识图谱综述: 表示、构建、推理与知识超图理论[J]. 计算机应用, 2021, 41(8): 2161-2186.

    TIAN L, ZHANG J C, ZHANG J H, et al. Knowledge graph survey: Representation, construction, reasoning and knowledge hypergraph theory[J]. Journal of Computer Applications, 2021, 41(8): 2161-2186(in Chinese).
    [7] 付雷杰, 曹岩, 白瑀, 等. 国内垂直领域知识图谱发展现状与展望[J]. 计算机应用研究, 2021, 38(11): 3201-3214.

    FU L J, CAO Y, BAI Y, et al. Development status and prospect of vertical domain knowledge graph in China[J]. Application Research of Computers, 2021, 38(11): 3201-3214(in Chinese).
    [8] 陈烨, 周刚, 卢记仓. 多模态知识图谱构建与应用研究综述[J]. 计算机应用研究, 2021, 38(12): 3535-3543.

    CHEN Y, ZHOU G, LU J C. Survey on construction and application research for multi-modal knowledge graphs[J]. Application Research of Computers, 2021, 38(12): 3535-3543(in Chinese).
    [9] 张吉祥, 张祥森, 武长旭, 等. 知识图谱构建技术综述[J]. 计算机工程, 2022, 48(3): 23-37.

    ZHANG J X, ZHANG X S, WU C X, et al. Survey of knowledge graph construction techniques[J]. Computer Engineering, 2022, 48(3): 23-37(in Chinese).
    [10] 宋玮琼, 韩柳, 羡慧竹, 等. 电能计量装置的知识图谱构建与应用[J]. 电测与仪表, 2024, 61(4): 218-224.

    SONG W Q, HAN L, XIAN H Z, et al. Construction and application of knowledge graph of electric energy metering device[J]. Electrical Measurement & Instrumentation, 2024, 61(4): 218-224(in Chinese).
    [11] 李宏波, 朱永利, 王京保. 基于多层特征融合CNN的变压器PRPD图谱识别[J]. 电测与仪表, 2020, 57(18): 63-68.

    LI H B, ZHU Y L, WANG J B. Transformer PRPD pattern recognition based on multi-layer feature fusion CNN[J]. Electrical Measurement & Instrumentation, 2020, 57(18): 63-68(in Chinese).
    [12] 李新鹏, 徐建航, 郭子明, 等. 调度自动化系统知识图谱的构建与应用[J]. 中国电力, 2019, 52(2): 70-77.

    LI X P, XU J H, GUO Z M, et al. Construction and application of knowledge graph of power dispatching automation system[J]. Electric Power, 2019, 52(2): 70-77(in Chinese).
    [13] 李晓露, 左璇, 刘日亮, 等. 基于形状约束语言的电网模型知识图谱验证方法[J]. 中国电力, 2022, 55(1): 119-125.

    LI X L, ZUO X, LIU R L, et al. SHACL-based validation method of knowledge graph for power system model[J]. Electric Power, 2022, 55(1): 119-125(in Chinese).
    [14] 宋次剑. 知识图谱构建若干关键技术及公共安全领域应用研究[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2021.

    SONG C J. Research on several key technologies of knowledge graph construction and their application in public security field[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2021(in Chinese).
    [15] 刘学壮. 基于主动学习的知识融合系统的设计与实现[D]. 大连: 大连理工大学, 2021.

    LIU X Z. Design and implementation of knowledge fusion system based on active learning[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2021(in Chinese).
    [16] 阎志刚, 李成城, 林民. 嵌入知识图谱信息的命名实体识别方法[J]. 内蒙古师范大学学报(自然科学版), 2021, 50(3): 275-282.

    YAN Z G, LI C C, LIN M. Named entity recognition method for embedding knowledge graph information[J]. Journal of Inner Mongolia Normal University (Natural Science Edition), 2021, 50(3): 275-282(in Chinese).
    [17] 李文娜, 张智雄. 基于联合语义表示的不同知识库中的实体对齐方法研究[J]. 数据分析与知识发现, 2021, 5(7): 1-9.

    LI W N, ZHANG Z X. Entity alignment method for different knowledge repositories with joint semantic representation[J]. Data Analysis and Knowledge Discovery, 2021, 5(7): 1-9(in Chinese).
    [18] 季一木, 刘艳兰, 刘尚东, 等. 基于BERT的多源知识库索引对齐算法[J]. 南京邮电大学学报(自然科学版), 2021, 41(2): 49-61.

    JI Y M, LIU Y L, LIU S D, et al. Multi-source knowledge base index alignment based on BERT[J]. Journal of Nanjing University of Posts and Telecommunications (Natural Science Edition), 2021, 41(2): 49-61(in Chinese).
    [19] 田江伟, 李俊锋, 柳青. 结合属性结构的图卷积实体对齐算法[J]. 计算机应用研究, 2021, 38(7): 1979-1982.

    TIAN J W, LI J F, LIU Q. GCN-based entity alignment algorithm combined with attribute structure[J]. Application Research of Computers, 2021, 38(7): 1979-1982(in Chinese).
    [20] 杭婷婷, 冯钧, 陆佳民. 知识图谱构建技术: 分类、调查和未来方向[J]. 计算机科学, 2021, 48(2): 175-189.

    HANG T T, FENG J, LU J M. Knowledge graph construction techniques: Taxonomy, survey and future directions[J]. Computer Science, 2021, 48(2): 175-189(in Chinese).
    [21] 鲁佩佩. 基于知识库对齐的命名实体识别方法[J]. 电脑知识与技术, 2021, 17(4): 184-186.

    LU P P. Named entity recognition method based on knowledge base alignment[J]. Computer Knowledge and Technology, 2021, 17(4): 184-186(in Chinese).
    [22] 曾维新, 赵翔, 唐九阳, 等. 基于重排序的迭代式实体对齐[J]. 计算机研究与发展, 2020, 57(7): 1460-1471.

    ZENG W X, ZHAO X, TANG J Y, et al. Iterative entity alignment via re-ranking[J]. Journal of Computer Research and Development, 2020, 57(7): 1460-1471(in Chinese).
    [23] WANG Z C, LV Q S, LAN X H, et al. Cross-lingual knowledge graph alignment via graph convolutional networks[C]//Proceedings of the Conference on Empirical Methods in Natural Language Processing. Stroudsburg : Association for Computational Linguistics , 2018: 349-357.
    [24] CHEN M H, TIAN Y T, CHANG K W, et al. Co-training embeddings of knowledge graphs and entity descriptions for cross-lingual entity alignment[EB/OL]. (2018-06-18)[2022-05-07]. http://arxiv.org/abs/1806.06478.
    [25] CAO Y X, LIU Z Y, LI C J, et al. Multi-channel graph neural network for entity alignment[EB/OL]. (2019-08-26)[2022-05-07]. http://arxiv.org/abs/1908.09898.
    [26] ZHANG Q H, SUN Z Q, HU W, et al. Multi-view knowledge graph embedding for entity alignment[EB/OL]. (2019-06-06)[2022-05-09]. http://arxiv.org/abs/1906.02390.
    [27] GUO L B, SUN Z Q, HU W. Learning to exploit long-term relational dependencies in knowledge graphs[EB/OL]. (2019-05-13)[2022-05-09]. http://arxiv.org/abs/1905.04914.
    [28] SUN Z Q, WANG C M, HU W, et al. Knowledge graph alignment network with gated multi-hop neighborhood aggregation[EB/OL]. (2019-11-20)[2022-05-10]. http://arxiv.org/abs/1911.08936.
    [29] LIU Z Y, CAO Y X, PAN L M, et al. Exploring and evaluating attributes, values, and structures for entity alignment[EB/OL]. (2020-10-07)[2022-05-11]. http://arxiv.org/abs/2010.03249.
    [30] LI Q, JI C, GUO S, et al. Multi-modal knowledge graph transformer framework for multi-modal entity alignment[C]//Proceedings of the Findings of the Association for Computational Linguistics. Stroudsburg: Association for Computational Linguistics, 2023: 987-999.
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-11
  • 录用日期:  2022-09-15
  • 网络出版日期:  2023-04-18
  • 整期出版日期:  2024-09-27

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