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什麼是知識圖譜?附實例說明的淺白指南

Andrii DanylchenkoAndrii Danylchenko創辦人/技術長 閱讀時間:11 分鐘
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重點摘要知識圖譜將人、專案、書籍、想法等事物表示為節點,並以有意義的關係連結起來。真正有用的不是圖表本身,而是能沿著這些關係找到問題的答案。你可以先從小規模開始,使用相互連結的筆記和幾個命名一致的關聯。

知識圖譜以有意義的關係串連事物,呈現知識:人物、書籍、專案與想法成為節點,彼此之間的連結則成為邊。例如,Maya 撰寫了《田野筆記》,而《田野筆記》探討都市園藝。這三個節點與兩個有名稱的關係構成了一個小型知識圖譜,而不只是相關詞彙的清單。

簡單範例:事物、連結、問題

想像一下,有一本閱讀筆記本,裡面記錄了那位虛構的作者、書籍和主題。你可以用句子寫下這些資訊,也可以明確呈現它們之間的關係:

Maya → wrote → Field Notes
Field Notes → discusses → Urban Gardening

現在從 Maya 出發,沿著連結探索。她的書探討了什麼主題?改從都市園藝出發:哪些書探討這個主題,又是誰寫的?

這就是知識圖譜背後的實用概念。它保留了某個事物與哪些事物相連,以及彼此如何連結,讓人或軟體能沿著這些連結探索,而不必從零散的文字中重新拼湊這些連結。

「知識」這個詞很重要。Maya 和田野筆記之間的一條連線,本身傳達不了多少資訊。標上 wrote 標籤後,這條連線就陳述了一件具體的事。把標籤改成 reviewed,表達的就是另一項事實。

圖譜不等於圖像。 視覺化是檢視知識圖譜的一種方式。圖譜的核心價值在於它所記錄的實體、關係與意義——即使沒有人將它們畫出來也是如此。

知識圖譜的基本構成要素

實體:你描述的事物

實體是由節點表示的特定事物或概念,可以是人、組織、地點、事件、文件或主題。在我們的範例中,Maya 是一個人,Field Notes 是一本書,而都市園藝是一個主題。

將身分與顯示名稱分開處理。如果你的筆記本中有兩位名叫 Maya 的人,不要只因為標籤相同就將他們合併。反過來說,「Maya」和「Maya — 作者」可能指的是同一個人。判斷哪些紀錄描述的是同一個實體,也是建立實用圖譜的一環。

關係:實體之間的連結

邊用來連接節點,其類型描述節點之間的關係,例如:wrote、works-for、depends-on 或 discusses。

方向也很重要。「Maya 撰寫了 Field Notes」與「Field Notes 撰寫了 Maya」並不是相同的陳述。選擇能組成句子並朗讀出來的標籤;句子讀起來彆扭,往往表示模型不夠清楚。

屬性:事物或連結的詳細資訊

屬性用來描述實體或關係。以我們虛構的書籍為例,你可以記錄書名和閱讀狀態;以 Maya 為例,你可以記錄顯示名稱。

某個細節該設為屬性,還是另建一個節點?做第一個專案時,先問問自己:是否想把其他內容連到它?閱讀狀態可以保留為屬性;如果想讓多本書透過同一個主題彼此連結,這個主題就值得有自己的節點。

IVGraph 中的 Notion 頁面節點,以及其屬性與連結
將頁面視為一個實體:屬性描述頁面本身,連結則讓頁面成為更廣泛網絡的一部分。

三元組:一次一則陳述

三元組以主詞–述詞–受詞的形式表達一項事實。以 Maya → wrote → Field Notes 為例:

  • 主詞: Maya——陳述開頭的實體。
  • 述詞: 撰寫了——陳述所主張的關係。
  • 受詞: 田野筆記——該關係的對象。

三元組能讓你以精簡的方式理解這個模型。使用筆記應用程式時,不必用這種表示法寫出每個連結;有名稱的關聯也能表達相同的基本概念。

對開發者而言,實作方式有多種選擇。Esri 區分了屬性圖譜與 RDF 圖譜:屬性圖譜將鍵值形式的屬性附加到節點與關係上,而 RDF 則透過三元組來表達陳述。「知識圖譜」並未限定單一的儲存格式。

結構描述與本體論:共通詞彙

結構描述定義了你的模型所使用的實體與關係類型。我們的閱讀圖譜可以支援:

Person → wrote → Book
Book → discusses → Topic

本體論將意義加以形式化,也可能定義類型之間的其他關係。Graphwise 將本體論描述為一份關於意義的契約,訂立於圖譜的開發者與使用者(包括軟體)之間。

對於小型筆記本,先從少量詞彙著手,而不是建立龐大的形式化模型。記下每種關聯的意義。discusses 是指一本書用相當篇幅討論某個主題,還是只是提到它?保持一致,能讓產生的連結更容易理解。

知識圖譜實例:Google 與 Wikidata

Google 知識圖譜

Google 知識圖譜是大家熟悉的例子,因為它的資訊會出現在搜尋結果中。IBM 的介紹說明,它會根據使用者的搜尋提供資訊,資料來源包括 Freebase、Wikipedia 和 CIA World Factbook。

區分詞語與其指稱的實體很有幫助。IBM 以 Apple 公司與蘋果這種水果為例,說明結構描述、身分識別與脈絡如何協助區分不同含義。搜尋系統需要做出這樣的區分,才能傳回正確對象的相關資訊。

Wikidata

Wikidata 是與 Wikipedia 相關的開放知識圖譜。本文撰寫時,IBM 的概述指出,Wikidata 有超過 120 百萬筆條目,涵蓋 300 種語言。

規模雖然與個人筆記本大不相同,但基本概念並不陌生:描述各個實體,再將這些描述串聯起來。主題的價值不只在於作為獨立條目存在;它的連結也為其他條目提供了脈絡。

這些範例並不表示你的圖譜必須描述整個世界。涵蓋一個研究問題或一個團隊專案的圖譜,也能運用相同的基本元素。

知識圖譜與資料庫、心智圖及向量儲存庫的比較

這些工具的功能有重疊,但各自針對不同任務來整理資訊。最有用的比較依據是你想回答的問題,而不是哪個工具在所有情況下都更好。

方法主要組織方式問題範例主要差異
知識圖譜透過帶有類型的關係連結實體哪些作者寫過探討這個主題的書?明確呈現連結的意義。
關聯式資料庫將記錄存放在資料表中,透過鍵連結哪些書的閱讀狀態是「已讀完」?組織結構化記錄,也能查詢記錄之間的關係。
心智圖圍繞主題,以分支排列想法我的園藝研究應涵蓋哪些內容?適合擬定大綱與腦力激盪,而非定義可重複使用的事實。
向量儲存庫用於相似度檢索的數值表示哪些段落的語意與這個問題相近?相似度不等於有明確名稱、以事實為依據的關係。

知識圖譜並非資料庫的對立面

知識圖譜描述的是一種知識的表示方式。資料庫則是用來儲存及查詢資料的技術。圖形資料庫以相互連結的資料為設計核心,可支援知識圖譜。

關聯式資料庫也能呈現關係。兩者的差別不在於「資料表無法連結事物」,而在於如何為這些連結建立模型,以及如何探索這些連結。Esri 強調,圖形資料庫著重於明確儲存的關係,尤其是在處理橫跨多個連結的問題時。

如果只是簡單列出閱讀狀態,用表格可能就足夠了。如果你想探討的問題經常從書籍延伸到作者,再到主題,又回到其他書籍,就值得考慮採用圖譜模型。

心智圖勾勒想法;知識圖譜明確呈現關係

一般的心智圖會從一個核心概念向外分支。知識圖譜則能透過不同的關係類型,將不同分支上的實體連結起來。「我的研究計畫的一部分」和「由這個人撰寫」不應變成無法區分的連線。

如果你還在思考哪些概念該納入專案,不妨先畫張草圖。Notion 心智圖製作工具適合用來做這類規劃;你可以在之後定義可重複使用的關係。

向量相似度與明確關聯回答的是不同問題

找到讀起來相關的段落,和找到已記錄的連結是兩回事。「與都市園藝相似的文字」和「明確連結至『都市園藝』的書籍」可能會得到不同的結果。

這些方法可以並行使用。IBM 介紹了一個與 Wikidata 相關的實作案例,將圖譜資料向量化以供檢索。圖譜不一定要取代相似度搜尋,而相似度搜尋也不會提供每個關係的意義。

知識圖譜有哪些用途?

搜尋與問答

知識圖譜讓搜尋系統不只依據文字,還能運用實體與脈絡。在我們的閱讀範例中,你可以沿著從主題到書籍、再到作者的連結,回答「哪些作者探討都市園藝?」這個問題。

推薦

IBM 說明了知識圖譜如何根據購買行為支援零售商品推薦,以及根據互動情形支援娛樂內容推薦。兩者的共同概念都是運用彼此關聯的資訊,找出相關項目。

舉個個人應用的小例子,你可以利用共同主題的連結,建立「接下來要讀」的書單。推薦理由也很容易理解:這本你還沒讀過的書,探討的主題與你已選取的書籍有所連結。

資料整合

不同來源可能以不同方式描述同一個實體。圖譜可以透過共通的識別資訊與詞彙,將這些描述連結起來。

想像一下,研究筆記寫著「Maya」,閱讀清單寫著「Maya — 作者」,而訪談頁面提到的也是同一個人。釐清這些指稱的對象,就能讓書籍與訪談透過同一個人串連起來,而不再是各自獨立的紀錄。

RAG 與 AI

檢索增強生成(RAG)會將檢索到的脈絡資訊提供給語言模型,協助它回答問題。以圖譜為基礎的檢索則可利用明確的關係,組合出這些脈絡資訊。

Brian Curry 的知識圖譜指南指出,關係走訪與可追溯的連結能為 AI 應用帶來益處。我們的GraphRAG 解說進一步探討了這種檢索模式。

結構不等於證據。 圖譜記錄的是主張。如果你誤將 Maya 記錄為某本書的作者,而她其實只是評論過那本書,沿著這項關聯查找,仍然會得到錯誤的答案。請保留重要主張的來源,並在依據擷取出的關聯作出判斷前,先加以檢查。

個人知識圖譜:從你的筆記開始

個人知識圖譜將這些概念運用在你自己的資料上:筆記、專案、閱讀清單、人物與概念。不需要企業級資料管線,就能開始。

Notion 工作空間本身就有圖譜結構:

  • 頁面就是節點。
  • 提及與反向連結透過引用連接頁面。
  • 資料庫關聯透過具名欄位連接資料紀錄。
  • 與上層頁面的關係描述階層結構。

這些連結並非都表達相同的意思。頁面提到一本書,不一定代表該頁面在推薦這本書、概述其內容,或將其用於專案。若要精確表達連結的意義,請為 Notion 資料庫關聯取有意義的名稱。使用 Notion 反向連結瀏覽引用,再閱讀前後文,了解引用的原因。

Obsidian 的筆記庫透過維基連結串連筆記。同樣的建模問題也適用於此:連結只是指向某處,還是筆記有說明彼此的關係?我們的 Notion 與 Obsidian 比較從更全面的角度探討如何在這兩種環境之間做選擇。

這裡有個值得釐清的差別:相互連結的筆記會形成圖譜,而正式的知識圖譜則進一步賦予明確且一致的語意。你可以先從前者開始,再逐步強化後者。

個人知識圖譜中彼此相連的 Notion 頁面群集
以彼此相連的頁面呈現閱讀清單,而非各自獨立的項目。查看連結,了解哪些關係將這個群集串連起來。

想查看現有的連結,IVGraph 可將 Notion 頁面、反向連結與提及,以及資料庫關聯呈現為互動式 3D 圖譜。在本文撰寫時,IVGraph 500 個節點以內可免費使用,並透過 Notion 登入取得唯讀存取權。

視覺化能幫助你檢視結構,但無法取代對關聯意義的定義。若想看以工作空間為主的操作教學,請參閱Notion 知識圖譜指南。

如何建立小型知識圖譜

先從一個你真正想找到答案的問題開始。「整理我知道的一切」很難檢驗;「這個專案參考了哪些閱讀資料?」則能給你一個具體目標。

  1. 先限定小範圍。 選用一份閱讀清單或一個專案。第一版先不納入無關的資料。
  2. 為實體類型命名。 這個範例使用「專案」、「閱讀資料」和「主題」。為每個實際實體建立獨立的紀錄或筆記。
  3. 定義關係。 試試 Reading → informs → Project 和 Reading → discusses → Topic。用淺白易懂的文字為每種關係寫下定義。
  4. 有目的地新增屬性。 將閱讀狀態等細節記錄在閱讀資料中。如果一個主題需要連結多份閱讀資料,就將它設為獨立實體。
  5. 釐清實體是否重複。 判斷「花園研究」和「園藝研究專案」是否指同一個專案。不要只因名稱相似就合併紀錄。
  6. 新增連結並補上脈絡。 記錄閱讀資料為何能為專案提供參考。保留支持重要主張的段落或來源。
  7. 驗證最初的問題。 從專案出發,沿著連結查看相關閱讀資料,再檢視這些資料的主題。你能解釋每一個連結嗎?
  8. 先修正,再擴充。 重新命名含義不清的關係、修正錯誤,並補上缺漏的連結。當另一個有用的問題需要擴充圖譜才能回答時,再擴充圖譜。

新增更多資料前,請先使用這份簡短的品質檢查清單:

  • 每個節點是否都代表可明確識別的事物?
  • 每個關係是否都能解讀成清楚的句子?
  • 相似關係的命名是否一致?
  • 你是否能找到重要論斷背後的證據?
  • 沿著連結探索,是否能回答你最初的問題?

目標不是畫出最大的圖,而是建立一組你能理解、信任並重複運用的連結。

常見問題

簡單來說,什麼是知識圖譜?

知識圖譜是一種呈現事物及其相互關係的方式。事物以節點表示,關係則以有名稱的連結表示。例如,瑪雅撰寫了《田野筆記》,而《田野筆記》探討的是都市園藝。

知識圖譜和圖形資料庫有什麼不同?

知識圖譜以相互連結的方式呈現知識,包含實體及其關係所代表的意義。圖形資料庫則是專門用來儲存與查詢相互連結的資料的儲存技術。圖形資料庫可以支援知識圖譜,但兩者並不相同。

心智圖是知識圖譜嗎?

一般的心智圖會圍繞核心主題,將想法整理成分支。知識圖譜則著重於實體之間有明確名稱的關係,這些關係可以跨分支連結。心智圖可以幫助你勾勒模型,但光靠分支圖,並不能定義各個連結的意義。

我可以在 Notion 或 Obsidian 中建立個人知識圖譜嗎?

可以。Notion 頁面構成節點,透過提及、反向連結、資料庫關聯及上層頁面關係彼此連結。Obsidian 筆記則透過維基連結彼此連結。使用一致的實體名稱,並讓關係的意義清楚明確,就能讓這些相互連結的筆記作為個人知識圖譜時更實用。

知識圖譜一定要用 AI 嗎?

不需要。你可以手動建立實體及其關係。AI 可以協助從文字中擷取實體與關係,知識圖譜也能為 AI 系統提供結構化的脈絡資訊,但要開始建立小型圖譜,這兩種應用都不是必要條件。

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Andrii Danylchenko

關於作者

Andrii Danylchenko 是 IVGraph 的創辦人暨技術長。他是一位富有遠見的技術專家,熱衷於改變人們與知識互動的方式,負責帶領 IVGraph 的技術開發,設計 3D 圖譜視覺化引擎與 Notion 同步功能的架構。

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