CCKS2023 开放环境下知识图谱构建与补全评测任务二：归纳式知识图谱关系推理

柔光的暖阳◎ 2023-10-12 21:29 26阅读 0赞

## **任务描述** ##

知识图谱表示学习用于将符号表示的知识图谱映射到向量空间中，并且保留原本知识图谱中的语义信息。知识图谱表示学习当前已经被应用在大量的知识图谱相关的任务中，如链接预测、实体分类以及辅助各种知识图谱相关的下游任务。在开放环境下，知识图谱本身是动态变化的，并且新的知识图谱也在不断的构建当中，所以往往会有新的实体出现。但新实体的出现会让大多的传统知识图谱表示方法无法解决，因为他们大多假设测试阶段的实体在训练阶段见过，即直推式（transductive）设定，而很难直接应用到测试集中出现新实体的归纳式（inductive）场景。

因此，本子任务评估模型在测试阶段对新实体之间的关系进行预测。在训练阶段，会给定一个知识图谱用于训练（Training KG）；在测试阶段有两部分的三元组，且这些三元组中的实体在训练阶段中都没有出现过，分别称为支持集（Support Set）和查询集（Query Set）。支持集用于提供新出现实体的结构关系，最终模型在查询集上进行测试。

## **任务目标** ##

在查询集中，给定一个头实体关系对（h, r），以及相应的尾实体的候选集合，模型输出候选集合的排序。候选尾实体越有可能是该（h, r）所连接的尾实体，排序越靠前。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th style="text-align:center;"><span style="color:#181818;"><span style="background-color:#ffffff;">输入</span></span></th> 
   <th style="text-align:center;"><span style="color:#181818;"><span style="background-color:#ffffff;">输出</span></span></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#e8e8e8;text-align:center;"><span style="color:#181818;"><span style="background-color:#ffffff;">头实体、关系对（h，r）；尾实体候选集合</span></span></td> 
   <td style="text-align:center;"><span style="color:#181818;"><span style="background-color:#ffffff;">尾实体候选集合排序</span></span></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

首先模型可以在训练数据集上进行训练，训练三元组由编号（index）表示，例如：

0 0 1
    2 1 3
    4 2 5
    6 3 7
    8 4 9

其中每一行表示一个三元组，每一行三个数字分别表示训练集中的头实体、关系、尾实体的编号。

训练结束后，模型会在测试数据集上进行测试。根据问题定义，测试数据集中的实体都是训练阶段没有见过的，所以测试集中实体编号和训练集实体编号无法对应，是单独重新编号的，而测试集中关系编号是可以和训练集对应的。

在测试阶段，模型可以利用测试集合中的支持集（support），其格式如下：

0 3  1
    2 18 3
    4 13 5
    6 17 7
    8 7  9

但模型并不能在支持集上进行训练及更新。在模型观测到包含新实体的支持集后，模型需要对这些新实体进行链接预测，具体来说，就是完成相应的查询集中的尾实体预测问题，格式如下：

{
    	"0": {
    		"head_rel": [1299, 13],
    		"tails": [2935, 328, 3285, ... ...]
    	}
    	"1": {
    		"head_rel": [2818, 13],
    		"tails": [209, 1343, 2874, ... ...]
    	}
    }

对于每一个需要被测试的查询三元组，数据会给出需要被预测尾实体的头实体和关系（“head\_rel”），以及尾实体的候选集合（“tails”），模型需要给出候选尾实体的排序，越有可能是真实的尾实体，排序越靠前。最终模型输出的结果如下

{
    	"0": [345, 4356, 23455, ... ...]
    	"1": [2132, 1324, 4312, ... ...]
    }

该结果为查询集中对于每个样例进行尾实体排序后的结果。

## **数据集介绍** ##

### **初赛训练集&测试集** ###

**训练数据集合，包含26874个三元组，46个关系及4050个实体**

训练集：train.txt，每行为一个三元组（head, relation ,tail），其中用数字表示实体和关系的编号，格式如下：

0 3  1
    2 18 3
    4 13 5
    6 17 7
    8 7  9

**测试数据集合，包含3533个实体，43个关系，其中支持集有11960个三元组，查询集有2110个三元组**

支持集：test\_support.txt，每行表示一个三元组（head, relation ,tail），其中用数字表示实体和关系的编号。这里的关系编号和训练集合是一致且对应的，但实体编号并不对应。测试集中的实体都是训练集中没见过的新实体。格式和train.txt类似。

查询集：test\_query.json，每一个训练样例中，“head\_rel”。这里的实体编号和支持集中的一致。格式如下

{
    	"0": {
    		"head_rel": [1299, 13],
    		"tails": [2935, 328, 3285, ... ...]
    	}
    	"1": {
    		"head_rel": [2818, 13],
    		"tails": [209, 1343, 2874, ... ...]
    	}	
    }

### **复赛测试集** ###

和初赛测试集格式一致，包含3533个实体，42个关系，其中支持集有11449个三元组，查询集有2020个三元组

## **评测指标** ##

本次任务采用MRR评估对尾实体的预测，MRR值越高，说明对正确尾实体的排序越高，预测越准确。MRR的定义如下：

![e8f43ebecb626b1c28eb6596efe6d6de.png][]

其中N是测试集中查询集合的大小，为第N个测试头尾实体对所预测的候选尾实体排序中，正确尾实体的排序位置。

## **基线模型** ##

Baseline模型可以采用基于子图采样的方法GraIL\[1\]，该方法将通过编码头实体和候选尾实体之间的子图结构，从而预测头实体和某个候选尾实体之间是否存在具体的关系。我们提供的基线代码位于\[2\]。  
\[1\]KomalK.Teru,EtienneG.Denis,WilliamL.Hamilton:Inductive Relation Prediction by Subgraph Reasoning. ICML 2020:9448-9457  
\[2\][GitHub - zjukg/NeuralKG at ind][GitHub - zjukg_NeuralKG at ind]

### **任务提交说明** ###

比赛期间，参赛队伍通过天池平台下载数据，本地调试算法，在线提交结果，结果文件命名为"参赛队名称\_result.json"，以utf-8编码格式保存。以json格式进行提交，每一个样例对应测试集的查询集合中的样例，并给出该查询样例的预测出的尾实体排序，格式如下

{
    	"0": [345, 4356, 23455, ... ...]
    	"1": [2132, 1324, 4312, ... ...]
    }

同时需要注意模型不允许在测试集的支持集上进行训练，只能在训练集上训练。参赛代码最终会进行相关审核。

### **最终提交文件要求** ###

复赛结束后，组委会将联系获奖参赛队伍提交代码和模型：1）入口运行文件；2）代码及说明；3）方法描述文档。以上三个文件需在复赛结束后3天内发送至邮箱：aliopenkg@service.alibaba.com。邮件的标题为："天池-CCKS2023任务2-最终提交文件-参赛队名称"。代码及其文档需打包成一个文件（tar，zip，gzip，rar等均可），用"code.归纳式推理.参赛队伍名称"命名，要求提交所有的程序代码及相关的配置说明，确保程序能够正确运行，且所得结果与复赛结果相符。方法描述文档用"归纳式推理.参赛队伍名称.pdf"命名，包含算法描述及参数设置，需用pdf格式存储，页数不超过10页。相关代码建议上传到代码托管平台。

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[e8f43ebecb626b1c28eb6596efe6d6de.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/e8f43ebecb626b1c28eb6596efe6d6de.png
[GitHub - zjukg_NeuralKG at ind]: https://github.com/zjukg/NeuralKG/tree/ind
[CCKS2023 _-]: https://tianchi.aliyun.com/competition/entrance/532081/information