《電子技術應用》
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面向多源异构数据的知识图谱可视化融合方法
电子技术应用
梁浩1,付达2
1.深圳鹏锐信息技术股份有限公司;2.北京京能能源技术研究有限责任公司
摘要: 为解决数据冗余冲突与关联缺失问题,研究面向多源异构数据的知识图谱可视化融合方法,提升数据融合的可靠性。利用网络本体语言为多源异构数据建立对应的领域本体库与全局本体库,使得知识实体抽取和知识融合在同一框架下进行;通过长短期记忆网络-条件随机场模型,在本体库约束下,从多源异构数据中抽取符合领域定义的知识实体;利用基于层次过滤思想的知识融合模型,可视化融合抽取的知识实体,解决多源异构数据中冗余信息和不一致性问题,形成准确、完整、可靠的多源异构数据可视化融合知识图谱,有助于发现潜在的数据关联,补全数据关联缺失。实验结果表明:随着数据缺失比例的提升,尺度系数与属性覆盖度均开始下降,最低尺度系数与属性覆盖度是0.86与0.87,均显著高于对应的阈值;所提方法在处理四个数据源时,视觉清晰度达93%~97%,信息融合度达92%~96%,均优于对比方法。说明该方法可有效抽取多源异构数据知识实体,建立知识图谱,实现多源异构数据可视化融合;在不同数据缺失比例下,该方法多源异构数据可视化融合的尺度系数与属性覆盖度均较大,即数据可视化融合效果较优;同时有效提升了数据可视化效果和信息整合程度。
中圖分類號:TP391 文獻標志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245966
中文引用格式: 梁浩,付達. 面向多源異構數據的知識圖譜可視化融合方法[J]. 電子技術應用,2025,51(6):47-53.
英文引用格式: Liang Hao,Fu Da. Knowledge graph visualization fusion method for heterogeneous data from multiple sources[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(6):47-53.
Knowledge graph visualization fusion method for heterogeneous data from multiple sources
Liang Hao1,Fu Da2
1.Plant Resource Technology Co., Ltd.; 2.Beijing Jingneng Energy Technology Reach Co., Ltd.
Abstract: In order to solve the problem of data redundancy conflict and lack of association, a knowledge graph visualization fusion method for multi-source heterogeneous data is studied to improve the reliability of data fusion. The domain ontology database and global ontology database corresponding to multi-source heterogeneous data are established by using Web Ontdogy Languge(OWL), so that knowledge entity extraction and knowledge fusion are carried out under the same framework. Based on the Long Short-Term Memory network(LSTM) and Conditional Random Field(CRF) model, knowledge entities conforming to domain definition are extracted from heterogeneous data from multiple sources under the constraint of ontology library. The knowledge fusion model based on hierarchical filtering is used to visualize the extracted knowledge entities, solve the redundant information and inconsistency problems in multi-source heterogeneous data, and form an accurate, complete and reliable multi-source heterogeneous data visualization fusion knowledge graph, which helps to find potential data associations and complete the missing data associations. The experimental results show that with the increase of the proportion of missing data, the scaling coefficient and attribute coverage begin to decrease, and the lowest scaling coefficient and attribute coverage are 0.86 and 0.87, which are significantly higher than the corresponding thresholds. When dealing with four data sources, the visual clarity of the proposed method is 93%~97%, and the information fusion is 92%~96%, which are better than the comparison methods. It shows that the method can effectively extract the knowledge entities of multi-source heterogeneous data, establish the knowledge graph, and realize the visualization fusion of multi-source
Key words : multi-source heterogeneous data;knowledge graph;visual ization fusion;ontology library;long short-term memory network;conditional random field

引言

在實際應用中,數據往往來源于多個不同的源頭,具有異構性、多樣性和復雜性等特點,這給數據的處理、分析和應用帶來了巨大挑戰[1]。多源異構數據融合方法應運而生,旨在通過先進的技術手段,將來自不同數據源、不同格式、不同結構的數據進行有效整合與展示,為用戶提供直觀、全面、深入的數據洞察[2]。

多源異構數據融合方法不僅有助于解決數據孤島問題,實現數據的互聯互通[3],還能夠顯著提升數據處理的效率和準確性,為決策支持、科學研究、產業創新等領域提供強有力的數據支撐。例如,莫慧凌等人利用聯邦學習框架實現數據融合,各參與方均利用張量Tucker分解理論,提取數據特征;通過中央服務器收集并聚合來自各參與方的模型參數,形成全局模型;以多次迭代方式優化全局模型,完成數據融合[4]。在異構數據中,存在冗余或沖突的信息。Tucker分解和聯邦學習框架在處理這些信息時無法完全避免冗余和沖突的影響,進而影響數據融合效果。王姝等人利用信息熵評估各證據源的相對重要性,并通過散度計算來獲取證據可信度優化證據,得到差異信息量,確定各數據源的最終權重,進行數據融合[5]。信息熵方法主要關注于信息量的評估,而對于數據之間的冗余性缺乏直接的識別能力,導致數據融合過程中冗余數據仍然被保留,增加數據處理的復雜性和計算成本。匡廣生等人利用圖的聚類算法來識別數據中的相似性,進而將相似的數據項進行融合[6]。圖的聚類算法主要依賴于數據間的相似關系進行聚類。然而,當數據集中存在關聯缺失時,該算法無法準確地將這些數據項劃分為同一聚類,導致數據融合結果無法完全反映數據間的真實關系。Gong等人提出了一種多粒度視覺引導的多模態異構圖實體級融合命名實體識別方法,該方法通過在不同視覺粒度上整合文本與視覺的跨模態語義交互信息,構建全面的多模態表示[7]。利用多模態異構圖精確描述實體級單詞與視覺對象的語義關系,并借助異構圖注意力網絡實現細粒度跨模態語義交互,顯著提升識別準確率,但實現過程復雜度較高,可能影響應用效率。

在多源數據融合過程中,數據冗余和沖突是常見問題。知識圖譜通過去重、糾錯等步驟,以及關系網絡的構建,能夠減少數據冗余和沖突,提高數據融合的準確性和可靠性。同時,知識圖譜通過構建實體之間的關系網絡,能夠發現數據之間的潛在關聯,從而補全數據關聯缺失的問題。為此,研究面向多源異構數據的知識圖譜可視化融合方法,充分利用各種數據資源,避免數據浪費,提高數據利用率。


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作者信息:

梁浩1,付達2

(1.深圳鵬銳信息技術股份有限公司,廣東 深圳 518055;

2.北京京能能源技術研究有限責任公司,北京 100020)


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