知識圖譜的直觀介紹：以最簡單的方式了解知識圖譜的基礎知識
圖譜無處不在——社交網絡、推薦系統，甚至存在于我們大腦中概念的連接方式中。但知識圖譜究竟是什么？作為開發人員，我們該如何使用它？
在本文中，我們將采用可視化和代碼友好的方法來探索知識圖譜的工作原理，從最基礎的部分開始。
一、圖形術語
在開始構建圖之前，我們先來熟悉一些基本術語。這些概念將幫助你理解圖數據的結構以及不同實體（節點）之間的關系。
1.了解圖元素
圖的 DNA：節點、關系和屬性
2.圖顯示的內容
這張圖是使用標記屬性圖 (LPG)模型的可視化表示。讓我們來分解一下：
每個圓圈代表一個節點——在本例中是兩個人：
一個標:Person有 name 屬性"Alice"
另一個標:Person有 name 屬性"Bob"
它們之間的箭頭表示一種關系：
它被標記為FRIEND，顯示節點之間的連接類型
箭頭方向告訴我們 Alice 和 Bob 是朋友
3.關系方向
- 有向圖：關系有方向——例如“用戶 Jane關注用戶 Joe”。
- 無向圖：關系是雙向的 - 例如“用戶 Joe是用戶 Jane 的朋友”。
4.關系權重
- 無加權圖：關系僅存在或不存在——沒有額外的數據。
- 加權圖：關系帶有數字或分數 - 例如，“用戶 Jane喜歡用戶 Joe 的 10 個帖子”。
5.圖的形狀
- 簡單圖：任意兩個實體之間只有一種關系；沒有自鏈接。
- 多重圖：允許同一實體之間存在多種關系 - 例如，同一兩個用戶之間有認識、喜歡和訪問的關系。
- 完全圖：每個節點都與其他節點相連。現實生活中很少見，但對學習很有用。
6.實體（節點）的類型
- 單分圖：所有節點都是同一類型——就像人物圖一樣。
- 二分圖：兩種類型的節點——例如人和組織。關系僅發生在這兩種類型之間。
二、用文本表示圖形：Cypher 基礎知識
在深入研究圖模型之前，了解如何用純文本表示圖會很有幫助。一種流行的方法是使用Cypher，這是一種專為處理圖而設計的查詢語言。如果您從未聽說過 Cypher，可以將其視為 SQL 的圖版本——只不過您處理的不是表，而是節點和關系。
Cypher 使用簡單直觀的語法，通過文本描述圖形模式。它也是圖查詢語言 (GQL)標準的基礎，該標準旨在統一跨系統查詢圖形數據的方式。
1.節點
- 語法：(:Label {propertyKey: value})
- 例子：(:Person {name: "Alice"})
- 解釋：
()圍繞一個節點。
:Person是標簽（實體類型）。
屬性進入內部{}，例如{name: "Alice"}。
2.關系
- 語法：-[:TYPE {propertyKey: value}]->
- 例子：-[:FRIEND {since: 2003}]->
- 解釋：
[]包含關系類型。
:FRIEND描述連接的類型。
{}擁有關系屬性。
箭頭指示方向。
3.完整模式示例
語法：(:Person {name: "Alice"})-[:FRIEND]->(:Person {name: "Bob"})
含義：Alice 和 Bob 是朋友
并排比較
文本到圖形：Cypher 實際描述的內容
三、標記屬性圖模型（LPG）
標記屬性圖 (LPG)模型是一種靈活且開發者友好的數據圖表示方法。它根據節點、關系、標簽和屬性來構建信息，并廣泛應用于 Neo4j 等圖形數據庫。
標記屬性圖由什么組成？
LPG 圖包括：
- 節點：代表數據中的實體，如人員、組織或推文。
- 標簽：每個節點可以有一個或多個標簽來描述其角色或類別，例如Person或Company。
- 屬性：節點和關系可以附加鍵值對，如name: "Alice"或since: "2021"。
- 關系：連接兩個節點并始終具有：
一個方向
A類型（例如，FRIENDS_WITH，WORKS_FOR）
可選屬性，例如since: 2020
四、第一個圖示例
讓我們對以下簡單信息進行建模：
Alice 和 Bob 是朋友。Alice 在 Acme Corp 公司工作。
當你看這個例子時，試著問問自己：什么是節點？什么是標簽？什么應該是一個屬性？什么樣的東西值得擁有自己的關系？
我們可以得出以下結論：
- 實體是誰？ → Alice、Bob、 和Acme Corp→ 這些是節點
- 它們是什么樣的東西？ →人和公司→標簽
- 什么將他們聯系在一起？ →友誼和工作→人際關系
- 哪些細節是相關的？ → 姓名、開始日期 →屬性
擴展模型：如果我們添加更多數據會怎樣？
現在假設我們還想包括電話號碼、社會保險號碼和地址。
在許多情況下，您可能會將電話號碼等內容直接存儲為節點的屬性Person。
但是，如果你的目標是找到擁有相同電話號碼或地址的人呢？那么最好將它們建模為通過關系連接的獨立節點。
建模技巧：如何確定什么是節點、屬性或標簽？
沒有唯一的“正確”方法來建模圖。這取決于：
- 你的目標
- 您的問題
- 您的領域
以下是一些可以幫助您做出決定的指導性問題：
- 我會經常用這個值來搜索/過濾嗎？如果是，你可能需要把它設為節點或屬性。
- 多個實體可以共享此值嗎？如果可以，請考慮使用共享節點。
- 它是固定的類別或類型嗎？如果是，使用標簽可能是個好辦法。
- 我需要關于連接的元數據嗎？如果需要，你可能需要使用與屬性相關的關系。
五、小結：從圖基礎到第一個模型
到目前為止，您已經邁出了進入知識圖譜世界的第一步——了解什么是圖譜、如何使用簡單的術語描述它們，以及如何使用標記屬性圖 (LPG)方法模擬現實世界的關系。
您學習了如何：
- 圖可以將人物、地點和概念表示為節點
- 關系是有方向性的，可以承載意義和數據，并將實體連接在一起。
你可以直觀地描述圖
最重要的是，您開始了解建模決策如何影響圖可以回答的問題類型。
?? 下一步
當你前進時：
思考一下你自己的領域或數據：實體是誰？它們之間有什么聯系？
嘗試在紙上繪制您自己的圖 — — 包括標簽、箭頭和屬性。
探索Neo4j、Memgraph或Kuzu等圖形工具并使用示例數據集。
開始使用 Cypher 查詢圖，看看結構如何滿足邏輯。
圖并非數據科學家的專屬工具，任何想要更直觀地連接信息點的人都能從中受益。無論您是從事社交網絡、推薦系統、客戶過程，還是內容標記，知識圖譜都能為您提供強大而靈活的連接思維方式。
