Web knowledge bases

Knowledge is key to natural language understanding. References to specific people, places and things in text are crucial to resolving ambiguity and extracting meaning. Knowledge Bases (KBs) codify this information for automated systems — enabling applications such as entity-based search and question answering. This thesis explores the idea that sites on the web may act as a KB, even if that is not their primary intent. Dedicated kbs like Wikipedia are a rich source of entity information, but are built and maintained at an ongoing cost in human effort. As a result, they are generally limited in terms of the breadth and depth of knowledge they index about entities. Web knowledge bases offer a distributed solution to the problem of aggregating entity knowledge. Social networks aggregate content about people, news sites describe events with tags for organizations and locations, and a diverse assortment of web directories aggregate statistics and summaries for long-tail entities notable within niche movie, musical and sporting domains. We aim to develop the potential of these resources for both web-centric entity Information Extraction (IE) and structured KB population. We first investigate the problem of Named Entity Linking (NEL), where systems must resolve ambiguous mentions of entities in text to their corresponding node in a structured KB. We demonstrate that entity disambiguation models derived from inbound web links to Wikipedia are able to complement and in some cases completely replace the role of resources typically derived from the KB. Building on this work, we observe that any page on the web which reliably disambiguates inbound web links may act as an aggregation point for entity knowledge. To uncover these resources, we formalize the task of Web Knowledge Base Discovery (KBD) and develop a system to automatically infer the existence of KB-like endpoints on the web. While extending our framework to multiple KBs increases the breadth of available entity knowledge, we must still consolidate references to the same entity across different web KBs. We investigate this task of Cross-KB Coreference Resolution (KB-Coref) and develop models for efficiently clustering coreferent endpoints across web-scale document collections. Finally, assessing the gap between unstructured web knowledge resources and those of a typical KB, we develop a neural machine translation approach which transforms entity knowledge between unstructured textual mentions and traditional KB structures. The web has great potential as a source of entity knowledge. In this thesis we aim to first discover, distill and finally transform this knowledge into forms which will ultimately be useful in downstream language understanding tasks

Injecting Knowledge Base Information into End-to-End Joint Entity and Relation Extraction and Coreference Resolution

We consider a joint information extraction (IE) model, solving named entity recognition, coreference resolution and relation extraction jointly over the whole document. In particular, we study how to inject information from a knowledge base (KB) in such IE model, based on unsupervised entity linking. The used KB entity representations are learned from either (i) hyperlinked text documents (Wikipedia), or (ii) a knowledge graph (Wikidata), and appear complementary in raising IE performance. Representations of corresponding entity linking (EL) candidates are added to text span representations of the input document, and we experiment with (i) taking a weighted average of the EL candidate representations based on their prior (in Wikipedia), and (ii) using an attention scheme over the EL candidate list. Results demonstrate an increase of up to 5% F1-score for the evaluated IE tasks on two datasets. Despite a strong performance of the prior-based model, our quantitative and qualitative analysis reveals the advantage of using the attention-based approach

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

A systematic literature review on Wikidata

To review the current status of research on Wikidata and, in particular, of articles that either describe applications of Wikidata or provide empirical evidence, in order to uncover the topics of interest, the fields that are benefiting from its applications and which researchers and institutions are leading the work