A Trio Neural Model for Dynamic Entity Relatedness Ranking

Measuring entity relatedness is a fundamental task for many natural language processing and information retrieval applications. Prior work often studies entity relatedness in static settings and an unsupervised manner. However, entities in real-world are often involved in many different relationships, consequently entity-relations are very dynamic over time. In this work, we propose a neural networkbased approach for dynamic entity relatedness, leveraging the collective attention as supervision. Our model is capable of learning rich and different entity representations in a joint framework. Through extensive experiments on large-scale datasets, we demonstrate that our method achieves better results than competitive baselines.Comment: In Proceedings of CoNLL 201

Entity Linking for the Biomedical Domain

Entity linking is the process of detecting mentions of different concepts in text documents and linking them to canonical entities in a target lexicon. However, one of the biggest issues in entity linking is the ambiguity in entity names. The ambiguity is an issue that many text mining tools have yet to address since different names can represent the same thing and every mention could indicate a different thing. For instance, search engines that rely on heuristic string matches frequently return irrelevant results, because they are unable to satisfactorily resolve ambiguity. Thus, resolving named entity ambiguity is a crucial step in entity linking. To solve the problem of ambiguity, this work proposes a heuristic method for entity recognition and entity linking over the biomedical knowledge graph concerning the semantic similarity of entities in the knowledge graph. Named entity recognition (NER), relation extraction (RE), and relationship linking make up a conventional entity linking (EL) system pipeline (RL). We have used the accuracy metric in this thesis. Therefore, for each identified relation or entity, the solution comprises identifying the correct one and matching it to its corresponding unique CUI in the knowledge base. Because KBs contain a substantial number of relations and entities, each with only one natural language label, the second phase is directly dependent on the accuracy of the first. The framework developed in this thesis enables the extraction of relations and entities from the text and their mapping to the associated CUI in the UMLS knowledge base. This approach derives a new representation of the knowledge base that lends it to the easy comparison. Our idea to select the best candidates is to build a graph of relations and determine the shortest path distance using a ranking approach. We test our suggested approach on two well-known benchmarks in the biomedical field and show that our method exceeds the search engine's top result and provides us with around 4% more accuracy. In general, when it comes to fine-tuning, we notice that entity linking contains subjective characteristics and modifications may be required depending on the task at hand. The performance of the framework is evaluated based on a Python implementation

WISER: A Semantic Approach for Expert Finding in Academia based on Entity Linking

We present WISER, a new semantic search engine for expert finding in academia. Our system is unsupervised and it jointly combines classical language modeling techniques, based on text evidences, with the Wikipedia Knowledge Graph, via entity linking. WISER indexes each academic author through a novel profiling technique which models her expertise with a small, labeled and weighted graph drawn from Wikipedia. Nodes in this graph are the Wikipedia entities mentioned in the author's publications, whereas the weighted edges express the semantic relatedness among these entities computed via textual and graph-based relatedness functions. Every node is also labeled with a relevance score which models the pertinence of the corresponding entity to author's expertise, and is computed by means of a proper random-walk calculation over that graph; and with a latent vector representation which is learned via entity and other kinds of structural embeddings derived from Wikipedia. At query time, experts are retrieved by combining classic document-centric approaches, which exploit the occurrences of query terms in the author's documents, with a novel set of profile-centric scoring strategies, which compute the semantic relatedness between the author's expertise and the query topic via the above graph-based profiles. The effectiveness of our system is established over a large-scale experimental test on a standard dataset for this task. We show that WISER achieves better performance than all the other competitors, thus proving the effectiveness of modelling author's profile via our "semantic" graph of entities. Finally, we comment on the use of WISER for indexing and profiling the whole research community within the University of Pisa, and its application to technology transfer in our University

Bi-Encoders based Species Normalization -- Pairwise Sentence Learning to Rank

Motivation: Biomedical named-entity normalization involves connecting biomedical entities with distinct database identifiers in order to facilitate data integration across various fields of biology. Existing systems for biomedical named entity normalization heavily rely on dictionaries, manually created rules, and high-quality representative features such as lexical or morphological characteristics. However, recent research has investigated the use of neural network-based models to reduce dependence on dictionaries, manually crafted rules, and features. Despite these advancements, the performance of these models is still limited due to the lack of sufficiently large training datasets. These models have a tendency to overfit small training corpora and exhibit poor generalization when faced with previously unseen entities, necessitating the redesign of rules and features. Contribution: We present a novel deep learning approach for named entity normalization, treating it as a pair-wise learning to rank problem. Our method utilizes the widely-used information retrieval algorithm Best Matching 25 to generate candidate concepts, followed by the application of bi-directional encoder representation from the encoder (BERT) to re-rank the candidate list. Notably, our approach eliminates the need for feature-engineering or rule creation. We conduct experiments on species entity types and evaluate our method against state-of-the-art techniques using LINNAEUS and S800 biomedical corpora. Our proposed approach surpasses existing methods in linking entities to the NCBI taxonomy. To the best of our knowledge, there is no existing neural network-based approach for species normalization in the literature

Linked Data Supported Information Retrieval

Um Inhalte im World Wide Web ausfindig zu machen, sind Suchmaschienen nicht mehr wegzudenken. Semantic Web und Linked Data Technologien ermöglichen ein detaillierteres und eindeutiges Strukturieren der Inhalte und erlauben vollkommen neue Herangehensweisen an die Lösung von Information Retrieval Problemen. Diese Arbeit befasst sich mit den Möglichkeiten, wie Information Retrieval Anwendungen von der Einbeziehung von Linked Data profitieren können. Neue Methoden der computer-gestützten semantischen Textanalyse, semantischen Suche, Informationspriorisierung und -visualisierung werden vorgestellt und umfassend evaluiert. Dabei werden Linked Data Ressourcen und ihre Beziehungen in die Verfahren integriert, um eine Steigerung der Effektivität der Verfahren bzw. ihrer Benutzerfreundlichkeit zu erzielen. Zunächst wird eine Einführung in die Grundlagen des Information Retrieval und Linked Data gegeben. Anschließend werden neue manuelle und automatisierte Verfahren zum semantischen Annotieren von Dokumenten durch deren Verknüpfung mit Linked Data Ressourcen vorgestellt (Entity Linking). Eine umfassende Evaluation der Verfahren wird durchgeführt und das zu Grunde liegende Evaluationssystem umfangreich verbessert. Aufbauend auf den Annotationsverfahren werden zwei neue Retrievalmodelle zur semantischen Suche vorgestellt und evaluiert. Die Verfahren basieren auf dem generalisierten Vektorraummodell und beziehen die semantische Ähnlichkeit anhand von taxonomie-basierten Beziehungen der Linked Data Ressourcen in Dokumenten und Suchanfragen in die Berechnung der Suchergebnisrangfolge ein. Mit dem Ziel die Berechnung von semantischer Ähnlichkeit weiter zu verfeinern, wird ein Verfahren zur Priorisierung von Linked Data Ressourcen vorgestellt und evaluiert. Darauf aufbauend werden Visualisierungstechniken aufgezeigt mit dem Ziel, die Explorierbarkeit und Navigierbarkeit innerhalb eines semantisch annotierten Dokumentenkorpus zu verbessern. Hierfür werden zwei Anwendungen präsentiert. Zum einen eine Linked Data basierte explorative Erweiterung als Ergänzung zu einer traditionellen schlüsselwort-basierten Suchmaschine, zum anderen ein Linked Data basiertes Empfehlungssystem

Entities with quantities : extraction, search, and ranking

Quantities are more than numeric values. They denote measures of the world’s entities such as heights of buildings, running times of athletes, energy efficiency of car models or energy production of power plants, all expressed in numbers with associated units. Entity-centric search and question answering (QA) are well supported by modern search engines. However, they do not work well when the queries involve quantity filters, such as searching for athletes who ran 200m under 20 seconds or companies with quarterly revenue above $2 Billion. State-of-the-art systems fail to understand the quantities, including the condition (less than, above, etc.), the unit of interest (seconds, dollar, etc.), and the context of the quantity (200m race, quarterly revenue, etc.). QA systems based on structured knowledge bases (KBs) also fail as quantities are poorly covered by state-of-the-art KBs. In this dissertation, we developed new methods to advance the state-of-the-art on quantity knowledge extraction and search.Zahlen sind mehr als nur numerische Werte. Sie beschreiben Maße von Entitäten wie die Höhe von Gebäuden, die Laufzeit von Sportlern, die Energieeffizienz von Automodellen oder die Energieerzeugung von Kraftwerken - jeweils ausgedrückt durch Zahlen mit zugehörigen Einheiten. Entitätszentriete Anfragen und direktes Question-Answering werden von Suchmaschinen häufig gut unterstützt. Sie funktionieren jedoch nicht gut, wenn die Fragen Zahlenfilter beinhalten, wie z. B. die Suche nach Sportlern, die 200m unter 20 Sekunden gelaufen sind, oder nach Unternehmen mit einem Quartalsumsatz von über 2 Milliarden US-Dollar. Selbst moderne Systeme schaffen es nicht, Quantitäten, einschließlich der genannten Bedingungen (weniger als, über, etc.), der Maßeinheiten (Sekunden, Dollar, etc.) und des Kontexts (200-Meter-Rennen, Quartalsumsatz usw.), zu verstehen. Auch QA-Systeme, die auf strukturierten Wissensbanken (“Knowledge Bases”, KBs) aufgebaut sind, versagen, da quantitative Eigenschaften von modernen KBs kaum erfasst werden. In dieser Dissertation werden neue Methoden entwickelt, um den Stand der Technik zur Wissensextraktion und -suche von Quantitäten voranzutreiben. Unsere Hauptbeiträge sind die folgenden: • Zunächst präsentieren wir Qsearch [Ho et al., 2019, Ho et al., 2020] – ein System, das mit erweiterten Fragen mit Quantitätsfiltern umgehen kann, indem es Hinweise verwendet, die sowohl in der Frage als auch in den Textquellen vorhanden sind. Qsearch umfasst zwei Hauptbeiträge. Der erste Beitrag ist ein tiefes neuronales Netzwerkmodell, das für die Extraktion quantitätszentrierter Tupel aus Textquellen entwickelt wurde. Der zweite Beitrag ist ein neuartiges Query-Matching-Modell zum Finden und zur Reihung passender Tupel. • Zweitens, um beim Vorgang heterogene Tabellen einzubinden, stellen wir QuTE [Ho et al., 2021a, Ho et al., 2021b] vor – ein System zum Extrahieren von Quantitätsinformationen aus Webquellen, insbesondere Ad-hoc Webtabellen in HTML-Seiten. Der Beitrag von QuTE umfasst eine Methode zur Verknüpfung von Quantitäts- und Entitätsspalten, für die externe Textquellen genutzt werden. Zur Beantwortung von Fragen kontextualisieren wir die extrahierten Entitäts-Quantitäts-Paare mit informativen Hinweisen aus der Tabelle und stellen eine neue Methode zur Konsolidierung und verbesserteer Reihung von Antwortkandidaten durch Inter-Fakten-Konsistenz vor. • Drittens stellen wir QL [Ho et al., 2022] vor – eine Recall-orientierte Methode zur Anreicherung von Knowledge Bases (KBs) mit quantitativen Fakten. Moderne KBs wie Wikidata oder YAGO decken viele Entitäten und ihre relevanten Informationen ab, übersehen aber oft wichtige quantitative Eigenschaften. QL ist frage-gesteuert und basiert auf iterativem Lernen mit zwei Hauptbeiträgen, um die KB-Abdeckung zu verbessern. Der erste Beitrag ist eine Methode zur Expansion von Fragen, um einen größeren Pool an Faktenkandidaten zu erfassen. Der zweite Beitrag ist eine Technik zur Selbstkonsistenz durch Berücksichtigung der Werteverteilungen von Quantitäten

Table Search Using a Deep Contextualized Language Model

Pretrained contextualized language models such as BERT have achieved impressive results on various natural language processing benchmarks. Benefiting from multiple pretraining tasks and large scale training corpora, pretrained models can capture complex syntactic word relations. In this paper, we use the deep contextualized language model BERT for the task of ad hoc table retrieval. We investigate how to encode table content considering the table structure and input length limit of BERT. We also propose an approach that incorporates features from prior literature on table retrieval and jointly trains them with BERT. In experiments on public datasets, we show that our best approach can outperform the previous state-of-the-art method and BERT baselines with a large margin under different evaluation metrics.Comment: Accepted at SIGIR 2020 (Long

Re-Rank - Expand - Repeat: Adaptive Query Expansion for Document Retrieval Using Words and Entities

Sparse and dense pseudo-relevance feedback (PRF) approaches perform poorly on challenging queries due to low precision in first-pass retrieval. However, recent advances in neural language models (NLMs) can re-rank relevant documents to top ranks, even when few are in the re-ranking pool. This paper first addresses the problem of poor pseudo-relevance feedback by simply applying re-ranking prior to query expansion and re-executing this query. We find that this change alone can improve the retrieval effectiveness of sparse and dense PRF approaches by 5-8%. Going further, we propose a new expansion model, Latent Entity Expansion (LEE), a fine-grained word and entity-based relevance modelling incorporating localized features. Finally, we include an "adaptive" component to the retrieval process, which iteratively refines the re-ranking pool during scoring using the expansion model, i.e. we "re-rank - expand - repeat". Using LEE, we achieve (to our knowledge) the best NDCG, MAP and R@1000 results on the TREC Robust 2004 and CODEC adhoc document datasets, demonstrating a significant advancement in expansion effectiveness