47、生物医学知识图谱：上下文、查询与复杂性

生物医学知识图谱：上下文、查询与复杂性

1. 引言

数据和知识管理是数据工程与数据挖掘的核心主题，也是一个跨学科领域，涵盖经济学、心理学和信息学等。其中，DIKW（数据、信息、知识、智慧）层次结构对于理解数据和知识管理至关重要。数据是无上下文的事实记录，当数据被赋予上下文时，就形成了信息；信息进一步被上下文丰富后，可转化为知识和智慧。

2. 知识图谱与上下文

• 知识图谱定义 ：知识图谱是将信息和数据与知识相连接的系统方法，定义为图 $G = (E, R)$，其中实体 $e \in E = {E_1, \ldots, E_n}$ 来自形式结构 $E_i$ 如本体，关系 $r \in R$ 可以是本体关系，也允许本体间关系。
• 上下文定义 ：上下文 $C$ 是一个包含上下文子集 $C = {c_1, \ldots, c_m}$ 的有限离散集。每个节点 $v \in G$ 和每条边 $r \in R$ 可能有一个或多个上下文 $c \in C$，表示为 $con(v) \subset G$ 或 $con(r) \subset G$。
• 扩展上下文子图与图嵌入 ：扩展上下文子图 $G_c[E_i] = G[E_i] \cup N(E_i)$ 包含图中每个节点的邻居，可用于图嵌入。例如，不同层（如分子层、文档层、机制层）对应不同上下文，可定义新的上下文。
• 上下文元图 ：可以创建上下文元图 $M = (C, R’)$，如果知识图 $G$ 中两个上下文之间存在连