2022知识图谱应用白皮书.docx
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1、知识图谱应用白皮书2022目录一、知识图谱的起源与发展1t曰f+*+*+*+*+*+*y*y万三、白皮书范围6-矢口I只.-*-*-.*.*.-*-9公共安全三、金融科技12五、科学研究16六、制造业转型18七、公众健康19八、人文发展21第二章知识图谱推动条件和驱动因素.27一、推动条件27第四章知识图谱的主要技术47一、知识获取47三、知识存储57四、知识融合63六、知识计算71第五章知识图谱应用87一、智惑金融87字94三、智能制造99四、智意教育104五、智慧政务108七、智裁交通117十、智意农业130H-、社交网络133十三、智慧外交141十四、智慧城建143第六章知识图谱存在的挑
2、战149一、数据相关的挑战149二、算法相关的挑战150三、基础知识库相关的挑战154四、开发工具相关的挑战155五、隐私、安全和伦理相关的挑战157六、测试认证相关的挑战160I、商业模式相美的挑162八、人才相关的挑战164第七章知识图谱的标准化现状与需求167一、知识图谱标准化现状167二、知识图谱标准体系170三、知识图谱标准化需求175第八章结论与展望179二、支持与监管政策相关建议180三、技术开发与应用相关建议182图L2人工智能发展过程中数据关联的必要性4图L3整体结构7图2.1我国数字经济发展情况11图2.2金融生态的金融科技要素分布13图3.1全球数据总量预测2016-20
3、25年29图3.2全球数据圈规模33图3.3全球计算机视觉行业投资趋势44图4.1知识图谱技术架构图47图4.2知识获取示意图48图4.4TranSE模型55图4.5带条件损失度量的KR-EAR方法55图4.7属性图结构59图4.8普通图与超图60图4.9关系数据库的使用热度趋势61图4.10基于图模型数据库的使用热度趋势62图4.11知识融合概念分解64(4.12自西11句F6,7”*.*”*”.”*.68图4. 13自底向上的构建方法68图4.14手工建模方式69图4.15半自动建模方式70图4.16知识计算概念72图4,17图信息检索示例73图虫18图特征统计示例74图4.19关联分析计
4、算示例75图4.20异常检测示例76图4.21知识推理示例78图4.22知识运维81图4,23数据从消息队列导入图谱81图4.24利用工作流引擎定时更新图谱82图4.25知识容灾备份84图5.1智慧金融全景图87图5.2智慧金融知识图谱构建*.88图5.3知识图谱在智舞金融中的应用89图5.4基于知识图谱的个人信用反欺诈应用90图5.5基于知识图谱的产业链分析.91图5.6营销流程图92图5.7风控流程图93图5.8基于知识图谱的医疗应用系统94图5.9医疗知识图谱支撑智慧医疗应用95图5.IO炼油化工产业链示意图100图5.U炼化过程影响因子分析(局部)100图5,12钢铁产业的流程图102
5、图5.13设备制造商全数据链整合示例103图5.14知识图谱在智赛教育中的应用示意图104图5.15基于知识图谱的学习成效分析示意图107图5.16智能校园管理系统架构图108图5.17基于知识图谱的智慧政务全景图109图5.18基于知识图谱的政策公文智能应用110图5.19医保审计知识图谱Ill图5.20政务服务审批系统运行流程112图5.21知识图谱在智慧司法中的应用113图5.22司法知识图谱的构建,114图5.23文书生成流程116图5.25智慧交通中知识图谱应用框架117图5.26智慧交通系统应用分类118图5.27利用知识图谱构建人脸天网的流程图118图5.28人、车识别与标签实例
6、119图5.29路径规划实例119图0市乂知11*,、图LII1)图5.31知识图谱在智能电网中的应用分类122图5.32智能客服问题系统的知识检索架构123图5.33知识图谱智能搜索视图124图5.34设备故障检测知识图谱示意图125I冬IJ.Sjrj.f口匕士、._T:三*126图5.36基于公安知识图谱的应用分类图127图5.37基于知识图谱产品进行犯罪分析的案例图128图5.38基于知识图谱的农业信息检索131图5.39农业病虫害知识问答系统架构图132图5.40苹果产业实体关联结构图133图5.41知识图谱在餐饮娱乐中的应用示例135图5.42基于知识图谱的智能检索结果示例136图5
7、.43电商知识图谱示意图137图5.44阿里巴巴电商认知图谱概览138表5.1认知图谱关系举例(部分)139图5.45手机淘宝搜索框下搜索词提示139图5.46手机淘宝首页猜你喜欢主题卡片推荐140图5.47国家间关系分析的一般流程141图5.48PaIantir系统锁定嫌疑人分析功能界面142图5,49智慧城建结构概念图144图5.50人工承载力知识图谱示意图145图5.51城市市政公用设施知识图谱146图6.1美国伦斯勒理工学院知识图谱测评系统架构图160图7J知识表示关键技术标准168图7,2知识图谱标准体系结构图171图7.3知识图谱标准体系框架173XIV第一章背景介绍一、知识图谱的
8、起源与发展(一)知识图谱的发展历史知识图谱始于20世纪50年代,至今大致分为三个发展阶段:第一阶段(1955年一1977年)是知识图谱的起源阶段,在这一阶段中引文网络分析开始成为一种研究当代科学发展脉络的常用方法;第二阶段(1977年-2012年)是知识图谱的发展阶段,语义网得到快速发展,知识本体”的研究开始成为计算机科学的一个重要领域,知识图谱吸收了语义网、本体在知识组织和表达方面的理念,使得知识更易于在计算机之间和计算机与人之间交换、流通和加工;第三阶段(2012年一至今)是知识图谱繁荣阶段,2012年谷歌提出GoOgleKnowledgeGraph,知识图谱正式得名,谷歌通过知识图谱技术
9、改善了搜索引擎性能。在人工智能的蓬勃发展下,知识图谱涉及到的知识抽取、表示、融合、推理、问答等关键问题得到一定程度的解决和突破,知识图谱成为知识服务领域的一个新热点,受到国内外学者和工业界广泛关注。知识图谱具体的发展历程如图1.1所示。1965中.七尊尔寓也了,明文未引泣用fS* t的息1865年.K四、白皮书概述本白皮书通过梳理知识图谱技术、应用和产业演进情况,分析知识图谱的技术热点、行业动态和未来趋势,从支撑知识图谱产业整体发展的角度出发,研究制定了能够适应和引导知识图谱产业发展的标准体系,进而提出近期急需研制的基础和关键标准项Ho本白皮书力求以较为浅显易懂的语言和方式进行阐述,针对目前知
10、识图谱涵盖的技术热点、应用领域及产业情况进行分析,研究提出知识图谱标准体系。知识图谱标准化工作尚处于起步阶段,本白皮书只作为知识图谱领域技术、产业和标准化之间初始的连接纽带,并将不断根据技术、产业和标准化的发展需求进行修订。本白皮书的意义在于与业界分享知识图谱领域的研究成果和实践经验,呼吁社会各界共同加强知识图谱领域的技术研究、产业投入、标准建设与服务应用,共同推动人工智能及其产业发展。此外,知识图谱作为人工智能产业中较为前沿的技术,受到越来越多的关注,这也说明了知识图谱技术在一定层面上可以解决一些当前技术无法解决的问题。对于技术厂商及第三方服务机构,有待着力推动知识图谱技术研究与应用市场健康
11、发展,避免其成为技术噱头:对于需求方,有待不断加深对知识图谱在构建和持续维护时存在困难与挑战的理解。各方在构建知识图谱相关应用时能够各担其责,客观面对存在的技术难点与问题,构建出真正对实际业务场景有意义的知识图谱及相关产品。由于时间仓促,难免有疏漏,甚至错误的地方,仅供有志于知识图谱研究和开发及标准研制的同仁参考,激发更广泛的思考和讨论,期待共同努力推动知识图谱及其标准化的发展。第二章知识图谱需求一、公共安全公共安全领域信息化以现代通信、网络、数据库技术为基础,将所研究对象各要素汇总至数据库,并针对各个业务领域进行定制化开发,以满足公共安全实战需求。近年来我国公安信息化建设不断加强,发展至今,
12、形成了涵盖1300余项标准的公安信息化标准体系,组织建设了9个国家工程实验室和27个公安部重点实验室,依托一站式工作平台“警综平台”,有效降低了基层民警工作量。虽然我国公安信息化发展较快,但受传统观念、资金投入、工作机制等影响,公安信息化建设仍有较大发展空间,而且由于公共安全相关信息中实体关系重要性较高,对知识图谱的需求凸显。工、违法犯罪活动呈现复杂化、动态化、智能化的特征公安机关为提升整体效能,在打击违法犯罪活动中占据信息主导权,能够充分利用现代信息技术和信息资源,对现有的警务组织、机制、模式装备等警务实践进行信息化改造。当前社会组成要素的人流、物流、信息流激增,在社会生产力日益提升的背景下
13、逐步使犯罪活动呈现出复杂化、动态化、智能化的特征,针对这些特征,公安机关能够基于已有的结构化及非结构化数据,通过知识图谱技术从少量已知信息中获取和挖掘出图谱的潜在网络拓扑信息及行为信息,并构建-系列基于知识图谱的应用工具提升公安面对犯罪类型多变等挑战的能力,有效应对新型犯罪活动及多类型、多渠道的犯罪模式。2、公安信息庞大而且实体关系复杂贯、姓名、指纹、出行记录、住宿记录等都属于公安范畴的数据信息,以及嫌疑人在案件中的各种信息、涉及物品信息、涉及案发地、案发时间等信息也属于公安数据,这些数量巨大的公安信息能够通过知识图谱海量的概念实体、丰富的属性信息、多样化的关联关系进行直观准确的描述,同时能够
14、从时间序列维度、类别维度对图谱知识进行统计分析,能够根据公安业务需求实现定制化的智能应用,为公共安全部门提供准确、高效的技术工具和辅助决策支撑。3、海量数据快速检索与理解需求难以满足随着公共安全数据规模、案件关系复杂程度的增加,传统数据检索功能己经无法满足当前的公安业务需求,同时海量公安数据难以实现语义化理解和知识化转化。知识图谱技术为公安大数据环境下的人员分析方法提供了一种有效技术手段,知识图谱通过从海量公安数据中获取与融合丰富的语义知识,形成庞大、相互关联的公安知识网络,实现潜在隐藏信息的自动挖掘与推理,满足海量公安数据的语义理解与快速准确检索。二、数字经济数字经济是指以使用数字化的知识和
15、信息作为关键生产要素、以现代信息网络作为重要载体、以信息通信技术的有效使用作为重要推动力的一系列经济活动。数字经济是继农业经济、工业经济之后的一种新的经济社会发展形态,更容易实现规模经济和范围经济,口益成为全球经济发展的新动能。数字经济占我国经济发展规模的比重接近三分之一,对经济增长具有显著拉动效应。数字经济不仅是我国经济增长的主要动力源泉和转型升级的重要驱动力,同时也是全球新一轮产业竞争的制高点。我国数字经济发展情况如图2.1所示。Btsswm(碎)-o-占GDPtt三图2.1我国数字经济发展情况数字经济可被认作为一个经济系统,在这个系统中,数字技术被用户广泛使用,使得整个经济环境和经济活动
16、都发生了根本变化。同时数字经济也是一个全新的社会政治与经济系统,其中所有的信息和商务活动是以数字化的方式进行,企业、消费者和政府之间进行的网络交易量迅速增长。当前信息流蓬勃增长的浪潮中,我国发展数字经济具有良好机遇的同时,也面临着诸多挑战,知识图谱可以为数字经济背景下所面临的一些具体问题提供有效的解决方案。1、数字经济的发展离不开大规模有效数据的关联在数字经济时代,数据是最甫要的生产要素,大数据时代的数据资源虽然规模庞大,但在数据的关联使用上仍有不足。在知识驱动的数字经济中,需掌握数据的萃取”技术,方能提炼知识。未来的数据资源会越来越开放,知识谱图绘制和深度学习的能力极有可能超越数据本身,并成
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