人工智能-基础篇-14-知识库和知识图谱介绍（知识库是基石、知识图谱是增强语义理解的知识库、结构化数据和非结构化数据区分）

在人工智能（AI）领域，知识图谱（Knowledge Graph）和知识库（Knowledge Base）是两种重要的知识表示和管理技术，它们的核心目标是通过结构化的方式组织信息，从而支持智能系统的推理、决策和知识应用。

1、知识库（Knowledge Base）

定义：
知识库是一种特殊的数据库，用于存储结构化的信息，如：存储实体的属性、规则或简单关系。它通常以关系型数据库或本体（Ontology）的形式存在，强调数据的存储和高效查询。

简单理解:
知识库可以被看作是一个庞大的信息集合，其中的数据经过组织、分类，并且易于检索和使用。例如，维基百科或百度百科等就是一个隐式知识库，尽管它的内容不是完全结构化的。

特点：

• 结构化存储：数据以表格或固定格式存储（如数据库表），便于快速检索。
• 静态性：知识库中的数据通常是预定义的，更新频率较低。
• 规则驱动：可能包含逻辑规则（如专家系统的推理规则），用于简单推理。
• 应用场景：适合存储实体属性（如商品价格、用户信息）或简单关系（如“用户A购买了商品B”）。

典型应用：

• 客服系统：存储常见问题与答案的映射。
• 推荐系统：基于用户行为数据的关联规则生成推荐。
• 专家系统：基于规则的知识库（如医疗诊断规则库）。

2、知识图谱（Knowledge Graph）

定义：
知识图谱则是构建于知识库之上的一种更加复杂的模型，旨在以图形的形式表示实体之间的关系。它不仅包含了数据本身，还强调了这些数据之间的语义联系。

知识图谱是一种图结构的知识库，通过节点（实体）和边（关系）表示现实世界中的复杂关联。它不仅存储实体的属性，还通过语义关系（如“位于”“属于”“影响”）连接实体，形成多维度的语义网络。

简单来说，知识图谱就是一种基于图的数据结构，其中节点代表实体（比如人、地方、事件），边则表示实体间的关系。

特点：

• 图结构：以节点和边的形式表示知识，直观体现实体间的复杂关系。
• 语义关联：每个实体和关系都有明确的意义，有助于更深层次的理解和推理。（如“马化腾-创办-腾讯”）实现跨实体的知识链接。
• 动态扩展性：支持从多源异构数据（如文本、数据库、API）中动态抽取知识。
• 推理能力：基于图算法（如路径分析、社区发现）进行隐含关系挖掘和推理。

典型应用：

• 搜索引擎：Google知识图谱用于提供搜索结果的语义关联（如人物简介、相关事件）。
• 智能问答：通过图谱关系直接回答复杂问题（如“马云的国籍是什么？”）。
• 金融风控：分析企业间的股权关系、担保链等复杂网络。
• 医疗诊断：关联疾病、症状、药品之间的多维关系。

3、知识图谱vs知识库

主要区别：
虽然两者都涉及到了对信息的管理和利用，但是它们之间存在一些关键差异。
表现如下：

• 结构形式：知识库可能采用多种格式存储信息（如表格、文本），而知识图谱特指那种基于图的结构。
• 用途：知识库主要用于存储信息；知识图谱除了存储之外，还强调了如何理解和运用这些信息来进行智能分析和决策支持。
• 复杂程度：知识图谱往往比传统意义上的知识库更为复杂，因为它不仅要考虑数据本身，还要考虑数据之间的逻辑关系及含义。

详细对比：

4、在人工智能中的作用

知识库的作用：

• 数据支撑：为机器学习模型提供基础数据（如训练集标签）。
• 规则引擎：结合符号主义AI，实现基于规则的推理（如专家系统）。
• 轻量级知识管理：适合中小规模、结构化的知识存储。

知识图谱的作用：

• 增强语义理解：为自然语言处理（NLP）提供上下文关联（如实体消歧）。
• 提升生成能力：结合RAG（检索增强生成）技术，为大模型提供外部知识支持。
• 复杂决策支持：通过图谱关系挖掘隐性知识（如供应链风险分析）。
• 跨领域知识融合：整合多领域数据（如医疗+金融），支持跨域推理。

5、典型案例

1、Google知识图谱

• 包含数十亿实体及其关系，支持搜索时的语义关联（如“埃菲尔铁塔高度”直接显示答案）。

2、电商平台知识图谱

• 关联商品、用户、评论、品牌等实体，支持“买了又买”推荐。

3、医疗知识图谱

• 整合疾病、症状、药品、检查等数据，辅助医生诊断。

4、金融风控知识库

• 存储用户信用评分规则，用于贷款审批决策。

6、知识库和知识图谱总结

• 知识库是基础的数据存储工具，适合结构化、静态的知识管理；
• 知识图谱是更高级的知识表示形式，通过图结构和语义关系支持复杂推理；
• 两者的融合：现代AI系统常将两者结合，例如用知识图谱增强知识库的语义能力，同时用知识库支撑图谱的底层数据。

7、扩展1：结构化数据和非结构化数据

1、结构化数据（Structured Data）

• 定义：结构化数据是指那些可以轻易地以固定格式或模型进行存储、处理和访问的数据。这种数据通常是有明确定义的数据类型，并且可以通过二维表格的形式来表示。

• 特征：

  • 数据具有预定义的数据模型。
  • 易于搜索、查询和分析，因为其格式固定且一致。

• 优点：

  • 方便使用SQL等语言进行查询。
  • 数据一致性高，易于管理和维护。
  • 高效的数据检索性能。

• 例子：客户信息表（包含姓名、地址、电话号码等字段）、产品库存记录等。

2、非结构化数据（Unstructured Data）

• 定义：非结构化数据指的是没有预先定义的数据模型或者不符合传统数据库表格形式的数据。这类数据难以用常规的方法进行分类和组织，因此处理起来更加复杂。

• 特征：

  • 缺乏固定的结构，不能直接放入传统的行列表格中。
  • 包含各种类型的信息，例如文本文件、图像、音频、视频等。
  • 处理时需要专门的技术手段，比如自然语言处理技术用于分析文本，计算机视觉技术用于解析图像等。

• 优点：

  • 能够捕捉更广泛的信息类型，适用于更多样化的应用场景。
  • 可以为决策提供丰富的背景资料和支持。

• 例子：电子邮件内容、社交媒体帖子、图片、音频录音、视频文件等。

3、简单总结

有固定格式，能以字符表示，且能够被人类直接阅读和理解的数据，都属于结构化数据。
如：Java中的字符串、JSON对象、CSV中的行等。

没有固定格式或结构，内容无法直观提取信息，通常以字节流形式存储的数据，都属于非结构化数据。
如：图片、音频、视频、PDF 文件整体内容 是典型的非结构化数据。

向阳而生，Dare To Be！！！