A Knowledge Completion Approach using Rule Generation based on Neuro-Symbolic Method

지식 그래프는 실세계의 지식을 다양한 소스로부터 수집하여 구조화된 방식으로 표현한 것이다. 지식 그래프는 데이터들 간의 관계를 표현한 네트워크로서 인공지능 기술에 접목되어 다양하게 활용되고 있지만, 엔티티 또는 엔티티 사이의 링크가 누락되어 지식의 불완전성에 대한 문제가 존재한다. 이러한 문제 해결을 위해 자동 지식 완성 기법 연구가 중요하게 요구되며, 임베딩 기법을 사용하거나 딥러닝을 활용한 연구와 온톨로지를 이용한 심볼릭 규칙 추론을 통한 지식 완성 수행과 같은 다양한 연구들이 진행되었다. 이러한 방식을 통해 효율적으로 자동 지식 완성을 수행하지만 딥러닝 방식은 데이터 기반의 처리방식으로 인해 대량의 학습 데이터가 요구되며, 결과에 대한 설명이 불가능한 문제점이 있다. 그리고 온톨로지 기반의 방식은 전문가에 의해 정의된 온톨로지 및 규칙이 필요하다는 문제가 존재한다. 따라서 본 논문에서는 뉴로 심볼릭 방식을 이용하여 데이터에 내포된 규칙을 명시적으로 추출하여 자동 지식 완성방법을 제안한다. 규칙 추출을 위해 심볼릭 방식의 단일화(unification) 기반의 릴레이션 임베딩 경로를 구현하고, 이에 대한 손실 함수를 정의하여 자동으로 규칙을 생성한다. 기존의 임베딩 기법에 비하여 뉴로 심볼릭 방식은 속도와 성능이 더 우월함을 보여준다. 제안하는 방법의 성능을 측정하기 위해 Nations, UMLS, Kinship 데이터 셋을 대상으로 최신 지식 완성 연구와 비교 실험을 진행하였으며, 학습 시간이 크게 감소했고, 평균적으로 성능이 37.5%p 증가한 것을 확인하였다.