Adapting Meta Knowledge Graph Information for Multi-Hop Reasoning over Few-Shot Relations

Adapting Meta Knowledge Graph Information for Multi-Hop Reasoning            over Few-Shot Relations（2019 EMNLP）

Idea：该论文利用meta-learning从高频关系实例中学得参数，然后快速应用于few-shot关系推理中。

该QA问题被定义为：一个三元组的query被定义为，其中e代表源实体，r代表关系类别，目的是从知识图谱中找到目标实体。例如：“What is the nationality of Mark Twain” 被形式化为 (Mark Twain; nationality; ?)  → target entity ：America

multi-hop reasoning：(Mark Twain; nationality; ?) 的答案不能从单一实例中得出，需加以推理。

multi-hop explainable paths：(Mark Twain; born-In; Florida) ^(Florida; located-In; America)

few-shot：从真实数据集中观察得出，其知识图谱的构建类别很不均衡，有长尾问题。从而引入few-shot learning来解决这一问题。

Problem Formulation

将该问题定义为：，其中前两个集合分别代表实体和关系集合。目的是求得。K被设置成超参数，小于K则为few-shot关系类，反之则为正常关系类。最后目标是预测出目标实体和推理路径。

Model

模型的主要目的是在正常关系类别上训练出一个好的参数，然后将其作为一个好的起点应用于few-shot关系类别上。

该Meta-KGR模型可以被分成两个部分（1）relation-specific learning：旨在通过强化学习来找到目标实体和推理路径。（2）meta-learning：旨在基于（1）学习到的参数快速的解决few-shot关系。

Relation-Specific Learning

Reinforcement Learning Formulation

rq代理从源实体起去寻找目标实体：

states：t时刻的状态被定义为，

Actions：基于当前状态st，action空间包括可能的边关系和t+1时刻的当前实体。

Transition：在t时刻，当代理做出了action。状态会改变为。Transition函数被定义为。

当达到设置的步骤数后，会产生最终状态。

Rewards：当最终停止在目标实体上 = 1，否则是一个概率。

Policy Network

基于状态如何做出选择，该模型考虑任务上的所有搜索历史。

，最后网络输出被定义为在所有状态上的一个分布：

Meta-Learning

对于当前参数θ，将其迁移到新的任务上：

其中Ds为新任务上支持集合。在将学到的参数应用于新任务上的查询集合上用于更新参数θ。

至此更新后的参数θ可以作为某个few-shot关系类别的起始参数了。