AgensKG 지식그래프를 이용한 질의응답
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AgensKG 지식그래프를 이용한 질의응답

[알림] 본 연구는 “2019 GCS 창업성장과제” 의 지원으로 진행된 “그래프 기술 기반 Graph AI 솔루션 연구개발” 과제의 연구결과입니다. AgensKG의 모든 저작권은 비트나인에 있습니다.

지식그래프 기반 질의응답

지식그래프를 이용한 질의응답시스템
<그림> 지식그래프를 이용한 질의응답의 전체 과정

① 트리플 그래프 생성

사용자가 입력한 질의문에 대해 트리플 그래프 생성과정을 동일하게 수행합니다.

② 의문사 분석 (질의 분석기)

질의 분석기는 질의 문장으로부터 생성된 트리플 그래프로부터 지식그래프 검색을 위한 여러가지 파라미터를 생성해냅니다. 기본적으로 의문사를 식별하고, 위치와 대응되는 Entity 타입들을 선정합니다.

한국어에 특화된 트리플의 시각화 예시
<그림> AgensKG에서 사용된 질의 타입 6종

AgensKG 질의분석기 API의 JSON 형식
<그림> AgensKG 질의분석기 API의 JSON 형식

AgensKG 질의분석기 API의 JSON 예시
<그림> AgensKG 질의분석기 API의 JSON 예시

③ 질문 서브그래프 생성

질문 서브그래프는 질의문의 트리플 그래프 중 의문사를 제외한 단어들로 만들어진 서브그래프를 의미합니다. 서브그래프는 Triple을 하나의 Clique로 취급하며 트리플과 트리플 간의 거리(distance)는 로 설정된 단어 그래프입니다. node인 단어 간의 유사도는 트리플로부터 생성된 Word2Vec 모델의 유사도값을 사용합니다. <그림>의 경우 단어 ‘지출’과 ‘양육비’는 distance=0, similarity=0.25 인 간선으로 연결됩니다.

질문의 서브그래프 예시
<그림> 질문 ‘가정은 자녀의 양육비로 얼마를 지출하는가?’의 서브그래프 예시

④ 질문 서브그래프 분석

질문 서브그래프 분석 단계에서는 지식그래프 검색에 사용될 단어에 대한 가중치를 계산합니다. 단어를 node로, Word2Vec 유사도를 edge의 weight로 하는 그래프에 대해 그래프 중심성 알고리즘 PageRank 또는 BW_centrality를 사용합니다. (기본값은 PageRank)

⑤ 질문 서브그래프 검색

완성된 질문 서브그래프는 검색에 사용될 단어와 가중치 집합을 가지고 지식그래프DB를 대상으로 매칭되는 트리플 그래프를 검색합니다. 검색된 트리플 그래프는 질문 서브그래프와의 그래프 유사도 계산을 통해 정렬되고 상위 n개의 결과에 대해 Answer 함수를 수행해 최종 결과를 출력합니다.

○ 그래프 유사도 g_score 계산

질문 서브그래프의 단어셋 Q_WORDS와 지식그래프DB에서 매칭된 결과인 트리플 그래프의 단어셋 R_WORDS 사이의 교집합 WORDS에 대해서, WORDS로 이루어진 결과 그래프의 서브그래프를 생성해 질문 서브그래프와의 유사도 g_score를 계산합니다. (유사도 계산시 결과 그래프라 지칭합니다)

질문 서브그래프와 결과 서브그래프의 단어셋 크기는 각각의 그래프 밀도(density) 계산시 사용합니다.
단어셋 크기

간선 가중치 라고 합니다. 두 단어의 유사도인 edge weight는 동일한 Word2Vec 모델을 사용하고 있기 때문에 Q_WORDS 간의 edge weight는 R_WORDS 간의 edge에서도 동일합니다.

질문 서브그래프에 대한 지식그래프의 그래프 유사도 예시
<그림> 질문 서브그래프에 대한 지식그래프 ‘D67117268_02’의 그래프 유사도(g_score) 예시

우선 Q_WORDS로 이루어진 질문 서브그래프의 density를 계산합니다. density 계산을 위해 edge weight의 합계인 total_sim을 구하고, node의 크기를 이용해 density를 산출합니다.

전체 간선 가중치합 Q

그래프 밀도 Q

마찬가지로 결과 그래프의 서브그래프에 대해서도 total_sim 과 density를 산출합니다. 단, 간선 거리 라 하고 단어가 사용된 트리플간의 거리만큼 edge weight를 나누어서 적용합니다. 예를 들어, 단어 ‘지출’과 ‘양육비’간의 거리가 질문 서브그래프에서는 distance=0 이지만, 결과 서브그래프에서 distance=1 이면 단어 유사도를 거리차만큼 1/2로 감소시켜 적용합니다. 그리고 결과 서브그래프의 edge_weight는 질문 서브그래프의 교집합 단어셋인 WORDS 안에서 산출하지만, 결과 서브그래프의 node 크기는 R_WORDS 로부터 구합니다.

전체 간선 가중치합 R

그래프 밀도 R

기준값인 질문 서브그래프의 density를 분모로 삼아 결과 서브그래프의 density를 분자로 놓고 비례값으로 g_score를 산출합니다. g_score의 값은 질문 서브그래프와 단어셋의 크기나 연결거리가 비슷할수록 1.0에 가까운 값을 가지게 됩니다. (g_score 값의 범위는 0~1.0)

그래프 유사도 g_score

○ Top N 트리플 그래프에 대한 Answer 함수 적용

g_score를 통해 높은 값을 가지는 상위 N개의 트리플 그래프에 대해, 의문사에 해당하는 정답을 얻기 위해 Answer 함수를 적용합니다. Answer 함수는 정답에 해당하는 트리플의 위치를 추론하고 가장 신뢰성이 높은 전략에 대해 높은 순위(rank)를 부여합니다.

Answer 함수를 사용하는 이유는 g_score가 두 서브그래프간의 유사성을 판단할 뿐, 트리플 그래프 상에서 정답이 사용되는 문법적인 환경이나 질문 문장의 조건은 고려하지 못하기 때문입니다. 따라서, Answer 함수는 선택된 결과 그래프들의 트리플 node를 순회하면서 핵심 단어가 위치한 트리플를 비롯해 연결된 인접 트리플을 탐색하며 가장 좋은 조건에 부합하는 결과 그래프를 상위로 재배치(revision) 하게됩니다.

Answer 함수의 탐색 전략 및 순위 재정렬 로직
<그림> Answer 함수의 탐색 전략 및 순위 재정렬 로직

⑥ 응답 트리플 그래프 생성

응답 트리플 그래프는 Answer 함수의 결과값에 해당하는 트리플 그래프들을 지식그래프 DB로부터 읽어들여 nodes와 edges의 JSON 데이터를 출력합니다.

AgensKG 질의응답 API 결과 예시
<그림> AgensKG 질의응답 API 결과 예시

AgensKG 질의응답 결과의 시각화
<그림> AgensKG 질의응답 결과의 시각화

질의응답 테스트

[참고] 질문 문장의 NLP 결과가 지식그래프 생성에 사용된 NLP 결과와 달라 일부 올바른 답변이 아닌 경우가 있지만, 대다수의 경우 지식그래프의 의존 관계나 Entity 개체 타입을 일부 수정하면 원하는 답변을 끄집어 낼 수 있습니다.

질문과 AgensKG 응답 (110건)

No#질문AgensKG 응답단서(clue)TripleID 
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34소규모 건축물 기술지원 서비스란 어떤 서비스인가?건축사의 전문지식과 실무경험 등을 무보수로 지원하는서비스D68090640_01 
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36언제부터 서울 압구정 일대에는 일명 압구정 벌레떼가 기승을 부리고 있는가?2~3년 전DATED68528833_03 
37유독 압구정에 벌레가 몰리는 이유는 무엇 때문인가?한강 고수부지 맞닿아 있는특징 때문D68546482_15 
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39우리로광통신은 어떤 계약을 체결했는가?광분배모듈 공급계약 D68025123_01
40우리로광통신은 어디에 진출하는가?인도네시아 시장LOCATIOND68025123_00 
41우리나라는 국제통화기금 IMF 재원확충에 얼마나 참여하기로 했는가?150억달러 규모PRICED69588236_00 
42원탁토론은 어떻게 합의를 도출하는 방식으로 진행되었나?전자투표시스템OTHERD68496119_05 
43개그맨 남희석이 누구의 빈소를 찾아 조문 했나?성재기 남성연대 대표PERSOND71406532_00 
44경남 창원시 마산합포구 일대에서 무엇이 발굴되었는가?국군유해 25구OTHERD68376628_00 
45누구가 창원시 마산합포구 진전 진북 진동면 일대에서 국군 유해를 찾아냈는가?육군 39사단, 국방부 유해발굴감식단ORGANIZATIOND68376628_01 
46국방부 유해발굴감식단은 어디에서 국군 유해를 찾아냈는가?창원시 마산합포구진전진북진동면 일대LOCATIOND68376628_01 
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48패네타 장관은 18일 오전 무엇을 승인했다고 전했는가?이행명령1003빅터, 모드 9OTHERD69632987_01 
49거제가정상담센터는 무엇을 통한 여성폭력예방강사 역량강화교육을 가졌나?인형극통한D70351991_00 
50게임회사 제재에 관한 질문이다. 무엇이 되지 않아 이용자들의 환불과 결제 취소 요구가 빗발쳤는가?접속OTHERD69560486_07 
51자원협력위는 언제 열릴 예정인가?6월DATED67445791_02 
52중국 농민공 수백 명은 무엇을 요구하며 시위를 벌였는가?조사OTHERD67577908_00 
53중소기업의 월급은 대기업의 얼마에 불과합니까?60% 수준UNITD67690941_01 
54중소기업에 관한 질문이다. 고용 창출은 대기업보다 얼마나 많은가?5배 이상UNITD67672539_01 
55이라크 폭탄테러에 관한 질문이다. 바그다드 남쪽의 어디에서 폭탄이 터졌는가?알아밀광장LOCATIOND69994211_03 
56플러스 카드에 관한 질문이다. 어떤 고객들의 성향을 반영한 마케팅인가?혜택 필요 혜택 하는고객들D68963402_01 
57서울사이버대학교 모집에 대한 질문이다. 입학지원서는 무엇을 통해 접수받는가?입학홈페이지OTHERD68918678_01 
58서울사이버대학교 모집에 대한 질문이다. 학업준비도검사는 어떻게 평가하는가?학습방식부문, 학업잠재력영역OTHERD68918678_04 
59누구가 편의점 가맹본부의 불공정거래 관행에 직권조사 방침을 밝혔는가?정홍원 국무총리PERSOND68912409_00 
60얼마 이상 지방세를 3회 이상 체납하면 인허가가 취소되는 불이익을 받게 되는가?30만원PRICED65871165_00 
61지방세 체납에 대한 설명이다. 불이익을 받을 수 있는 대상은 무엇을 포함하는가?건설토목업 관련 면허, 도로부지 점용 허가 등OTHERD65843475_03 
62미국의 올해 1분기 경제성장률은 어떤 것으로 나타났나?기대치 밑돈D69489269_00 
632013순천만국제정원박람회에 대한 설명이다. 초화류 교체작업은 언제까지로 예정하고 있는가?다음 달 1일DATED69363976_02 
642013순천만국제정원박람회에 대한 설명이다. 조직위는 어떤 고급 화종을 식재할 예정인가?칸나, 백합, 밀렛, 풍접초, 멜란포디움 등고급화종D69363976_03 
65건양대의 파트너십트레이닝에 대한 설명이다. 파트너십트레이닝 프로그램은 어떻게 구성한 프로그램인가?경험 쌓을 있도록프로그램D66140348_02 
66건양대의 파트너십트레이닝에 대한 설명이다. 의료공간디자인학과는 어떤 봉사활동을 펼쳤나?식사, 청소, 목욕 도우미 등봉사활동D68222265_02 
67수중 사진작가 다니엘 보텔로가에 대한 설명이다. 일각고래는 바다의 무엇이라 불리는가?유니콘OTHERD70004496_00 
68허핑턴포스트는 누구가 촬영한 일각고래 사진을 공개했는가?수중사진작가 다니엘보텔PERSOND69972557_01 
69완주군은 어린이들의 편식하는 식습관을 바로 잡기 위한 무엇을 진행하는가?지역아동 미각형성프로그램OTHERD68096017_00 
70비산먼지발생사업장에 대한 질문이다. 단속내용은 무엇을 설치했는지 여부를 점검할 예정인가?비산먼지 발생 억제시설설치D68549064_04 
71남원시 운봉지역에 대한 설명이다. 무엇을 명품화해 농가 소득 작목으로 육성해 나갈 계획인가?고랭지 백합명품화D69870682_06 
72모건스탠리는 어떤 규제 완화가 큰 효과는 없을 것으로 내다봤습니까?정부총 부채상환비율 DTI 규제 완화D69549163_00 
73모건스탠리는 정부의 부동산 경기부양 조치에 하반기 주택담보대출은 어떠할 것이라고 예상합니까?크게 늘어나지 않을D69549163_01 
74누구가 제주도 생물권보전지역과의 자매결연 추진을 협의차 제주도를 방문했나?우다롄치 생물권보전지역 관계자 일행PERSOND69388462_00 
75엑스엘게임즈는 게임에 악영향을 끼치는 무엇에 대한 강경 조치에 나섰나?불법프로그램 제조, 유통사이트들OTHERD67596492_00 
76아키에이지의 정식 서비스를 개시한 이래 얼마의 계정을 영구적으로 이용 제한했나?약 11만5천개UNITD67579093_03 
77소액대출 사업이 빈곤층에게 실질적으로 도움을 주지 못하는 상황에서 무엇을 마련하기 위한 논의가 필요한가?사회연대금고OTHERD68331466_01 
78방송통신위원회에 관한 질문이다. 무엇을 중소 방송사에 무료로 보급합니까?우수한 공익 방송 콘텐츠들OTHERD69553760_00 
79인천국제성모병원의 수련병원 신청은 언제 개원을 목표로 진행 중인가?내년 2월DATED69457424_00 
80신규 수련병원은 사립병원의 경우 무엇이 있어야만 신청 및 인정이 가능합니까?인턴수련실적OTHERD69457424_03 
81설문 조사에서 감정노동을 가장 많이 하는 직업 1위는 누구로 나타났나?항공기객실승무원PERSOND67170678_01 
82경기도평생교육진흥원은 창조교육을 위한 업무협약를 누구와 체결했나?여주대학교, 대학 내 창조교육 확산ORGANIZATIOND66795838_00 
83내일투어는 설명회에 참석한 여행사 직원에게 어떤 경품을 제공하는가?전권세트, 백화점상품권, 음료교환권 등경품D65978886_05 
84기획재정부가 5일 내놓은 지역공약 이행계획에 어떤 사업이 포함됐나?수도권광역급행철도 등8개 주요 사업D69972079_01 
85기획재정부 브리핑에 관한 질문이다. 추경 예산은 무엇을 통해 마련해야 할 것이라고 설명했나?국채발행OTHERD65794832_12 
86성주경찰서는 25일 누구를 공동위험행위 혐의로 불구속 입건했나?10대 폭주족 5명PERSOND65668670_00 
87청소년들이 아르바이트로 일하면서 어떤 사례가 많은 것으로 나타났나?피해구제 받지 못하는사례D69630400_00 
88이교범은 김문수 경기도지사에게 무엇을 요청했습니까?서울외곽순환고속도로녹지축 연결, 팔당대교 내진성능 보강공사지원LOCATIOND68313386_00 
89엔저현상과 국내 저금리 기조에 관한 설명이다. 하나대투증권은 2013년 전략 신상품으로 무엇을 추천했나?UBS글로벌멀티인컴플러스 채권혼합형펀드CONSUMER_GOODD68389276_01 
90진해군항제에 관한 설명이다. 창원시가 벚꽃 명소마다 무엇을 설치했나?외국인전용관광안내소LOCATIOND66059706_01 
91국토교통부는 무엇을 위해 산업단지를 확대 할 계획이라고 밝혔나?출 퇴근 교통 불편을 해소하기위해D69820179_00 
92서울지방경찰청 국제범죄수사대는 누구를 사기미수 및 통화위조 혐의로 구속했나?과테말라인 A 씨PERSOND71575694_03 
93유기농 아기 보리차 플러스는 어떤 것이 특징인가?번거로움 줄인D69008152_08 
94유기농 아기 보리차 플러스에 관한 설명이다. 아이들이 잘 섭취할 수 있도록 무엇을 넣었나?유기농현미, 유기농옥수수OTHERD68576343_05 
95무엇 때문에 지구촌 증시가 요즘 몸살을 앓고 있는가?완화 축소 대한우려 때문D68977862_00 
96지난주 미국의 무엇이 예상보다 2주 연속 감소했습니까?지난주 신규실업수당 청구건수OTHERD68971309_00 
97캐리커처 선물행사는 어떤 행사인가?직접 전문캐리커처작가 모습 그려 주는행사D67797764_01 
98환갑을 넘긴 할머니가 무엇을 움켜줘 주위의 부러움을 사고 있는가?한자능력 1 급 자격증OTHERD69663275_00 
99신세계센텀시티는 언제 정기세일에 들어가는가?21일DATED65962631_00 
100검경 수사권 조정안이 시행된 가운데 누구가 검찰의 내사사건 수사 지휘를 거부했는가?대구 경찰ORGANIZATIOND69628156_00 
101농촌진흥청은 어떤 공동육묘장에서의 관리법을 소개했나?공급, 생산비 줄일 있는공동육묘장D67615465_00 
102충실한 볍씨를 고르기 위해서는 무엇을 넣고 가라앉은 종자만 사용하는가?소금 4.5kgOTHERD67615465_03 
103기상청은 6월 기온이 평년보다 높고 어떠할 것으로 예상했는가?빨리 장마 시작D68739756_04 
104서울 양천경찰서는 누구를 구속했다고 8일 밝혔나?중고자동차딜러 엄모 씨PERSOND67547794_00 
105장마전선에 관한 설명이다. 제주북부 지방은 얼마가 넘는 폭우가 집중되었나?시간당 10mmUNITD69170723_07 
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문장 검색과의 차이

  • 문장 구성요소(주어, 서술어, 목적어 등)의 순서가 원본과 정확하게 일치하지 않아도 응답 가능하고
  • 문장의 일부분 또는 구성요소중 일부가 누락되어도 트리플 구성이 가능하다면 응답 가능하고
  • 질문의 의문사에 해당하는 응답 구절을 추출해 낸다는 점에서 다릅니다

이 외 두드러진 차이점은 아래 ‘남은 과제’를 해결하면 명확해질 것이라 기대합니다.

남은 과제

서술어 의미그룹 통합

한국어는 특히 동사 중심으로 의미를 전달하는 경향이 크기 때문에, 동사를 그룹화 시킨다면 대다수의 문장을 다른 형식으로 바꾸거나 또는 비교하는 행위가 가능하게 됩니다. 동사는 고유어로부터 나오거나 명사가 동사 역활을 하는 등 시대와 쓰임새에 따라 다양하게 생성될 수 있기 때문에 이를 규칙화 하기는 매우 어렵습니다. 이런 경우에 서술어를 위한 딥러닝 학습이 매우 유용하게 사용될 수 있을거라 예상합니다.

그러나 동사가 사용되는 형태나 샘플이 워낙 다양하기 때문에, 적어도 학습에 사용되는 문장 데이터를 어느 정도는 구분지어 학습을 제어할 필요가 있습니다. 그에 관한 연구부터, 실제 동사들을 임베딩하고 문장 패턴과 의미그룹에 대한 가설 수립과 실험까지 해결해야 할 문제가 많아 다루지 못했습니다.

<참고>

논문 자연언어 처리를 위한 한국어 동사, 명사의 개념 분류 에서는 동사를 아래와 같이 분류하고 있습니다.

○ 상태동사

  • 현재상태 : 존재, 능력, 가치, 모양, 자격, 상태, 성질
  • 상태변화 : 생성, 소멸, 위치 변화, 양 변화, 성질 변화, 신분 변화, 모양 변화

○ 행위동사

  • 실제적 행위
    • 위치 이동 동사
    • 생물체가 자신의 신체부분을 움직이는 동사
    • 감각 동사
    • 새로운 것을 만드는 동사
    • 변화 동사
      • 소유권 변화, 수정/고침, 외형 변화, 양/부피 변화, 성질 변화, 상태/상황 변화, 연결/끊음
    • 어떤 것을 없애는 동사
    • 먹는 행위
    • 동물의 생리 작용
    • 생물체의 성장/양육에 관계되는 동사
    • 구체적인 일을 수행하는 동사
      • 적는 동사, 수치 측정, 일을 시키는 동사, 농사 행위, 치료 행위, 직업적인 수행
    • 물체에 힘을 작용하는 동사
    • 다른 대상을 이용하는 동사
    • 행위에 관한 행위 : 일어나게 하거나 막는 동사
    • 장식에 관한 행위 : 의복, 꾸밈, 청소
    • 어려움, 고생에 관계된 동사
    • 사실의 숨김 또는 드러냄
  • 인지적 행위
    • 학습 활동에 관계되는 동사
    • 평가 활동에 관계되는 동사
    • 사고, 사상, 이념 활동에 관계되는 동사
    • 예술 활동에 관계되는 동사
    • 경험에 관계되는 동사
    • 기억이나 회상에 관계되는 동사
    • 종교 활동에 관계되는 동사
  • 사회적 행위
    • 경제적 행위
    • 다른 사람들과의 관계에 관한 행위
    • 조직 기관의 설림, 유지에 관계되는 행위
    • 경쟁, 사회적 가치에 관계되는 행위
    • 정보 전달, 수집에 관계되는 행위
    • 지휘, 통제에 관계되는 행위
    • 법률, 규칙, 제도 등에 관련된 행위
  • 감정적 행위
    • 경험자가 감정의 원인인 행위
    • 대상이 감정의 원인인 행위
  • 시간의 흐름에 관한 행위
  • 자연의 행위

지식그래프 통합

하나의 이슈에 대해서도 다양한 관점 또는 시간의 흐름에 따른 변화 등이 반영된 텍스트가 존재합니다. 때문에 이를 반영할 수 있는 지식그래프 모델이 필요하고, 중복되거나 나중에 밝혀진 관계까지 통합이 가능한 지식그래프들을 묶어 연결관계를 더 압축하고 최적화 하는 연구가 필요합니다.


본 연구에 대한 포스트는 태주네 블로그에 연재됩니다.

 
 

끝!   읽어주셔서 감사합니다.

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