論文の概要: Paths-over-Graph: Knowledge Graph Enpowered Large Language Model Reasoning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.14211v1
• Date: Fri, 18 Oct 2024 06:57:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-21 14:25:43.044169
• Title: Paths-over-Graph: Knowledge Graph Enpowered Large Language Model Reasoning
• Title（参考訳）: Paths-over-Graph: 大規模言語モデル推論を利用した知識グラフ
• Authors: Xingyu Tan, Xiaoyang Wang, Qing Liu, Xiwei Xu, Xin Yuan, Wenjie Zhang,
• Abstract要約: 我々は,KGから知識推論経路を統合することで,Large Language Models(LLM)推論を強化する新しい手法であるPaths-over-Graph(PoG)を提案する。 PoGは3段階の動的マルチホップパス探索を通じて、マルチホップとマルチエンタリティの問題に取り組む。 実験では、GPT-3.5-TurboのPoGは、GPT-4のToGを最大23.9%上回った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.442426875488675
• License:
• Abstract: Large Language Models (LLMs) have achieved impressive results in various tasks but struggle with hallucination problems and lack of relevant knowledge, especially in deep complex reasoning and knowledge-intensive tasks. Knowledge Graphs (KGs), which capture vast amounts of facts in a structured format, offer a reliable source of knowledge for reasoning. However, existing KG-based LLM reasoning methods face challenges like handling multi-hop reasoning, multi-entity questions, and effectively utilizing graph structures. To address these issues, we propose Paths-over-Graph (PoG), a novel method that enhances LLM reasoning by integrating knowledge reasoning paths from KGs, improving the interpretability and faithfulness of LLM outputs. PoG tackles multi-hop and multi-entity questions through a three-phase dynamic multi-hop path exploration, which combines the inherent knowledge of LLMs with factual knowledge from KGs. In order to improve the efficiency, PoG prunes irrelevant information from the graph exploration first and introduces efficient three-step pruning techniques that incorporate graph structures, LLM prompting, and a pre-trained language model (e.g., SBERT) to effectively narrow down the explored candidate paths. This ensures all reasoning paths contain highly relevant information captured from KGs, making the reasoning faithful and interpretable in problem-solving. PoG innovatively utilizes graph structure to prune the irrelevant noise and represents the first method to implement multi-entity deep path detection on KGs for LLM reasoning tasks. Comprehensive experiments on five benchmark KGQA datasets demonstrate PoG outperforms the state-of-the-art method ToG across GPT-3.5-Turbo and GPT-4, achieving an average accuracy improvement of 18.9%. Notably, PoG with GPT-3.5-Turbo surpasses ToG with GPT-4 by up to 23.9%.
• Abstract（参考訳）: 大規模言語モデル(LLM)は様々なタスクにおいて顕著な成果を上げているが、幻覚の問題や関連する知識の欠如に苦慮している。 大量の事実を構造化形式でキャプチャする知識グラフ(KG)は、推論のための信頼できる知識源を提供する。 しかし、既存の KG ベースの LLM 推論手法は、マルチホップ推論、マルチエンタリティ質問、グラフ構造を効果的に活用するといった課題に直面している。 これらの問題に対処するために,我々は,知識推論経路をKGから統合し,LLM出力の解釈可能性と忠実性を向上させることによって,LLM推論を強化する新しい手法であるPath-over-Graph(PoG)を提案する。 PoGは、3段階の動的マルチホップパス探索を通じてマルチホップとマルチエンタリティの問題に取り組む。 効率を改善するため、PoGはまずグラフ探索から無関係な情報を抽出し、グラフ構造、LCMプロンプト、事前訓練された言語モデル(例えばSBERT)を組み込んだ効率的な3段階プルーニング技術を導入し、探索された候補パスを効果的に絞り込む。 これにより、すべての推論経路は、KGから取得した非常に関連性の高い情報を含み、推論が問題解決において忠実で解釈可能であることが保証される。 PoGは,無関係な雑音を誘発するグラフ構造を革新的に利用し,LLM推論タスクのためのKGにマルチエンタリティディープパス検出を実装した最初の方法である。 5つのベンチマークKGQAデータセットの総合的な実験では、PoGはGPT-3.5-TurboとGPT-4で最先端のToGよりも優れており、18.9%の平均精度の向上が達成されている。 特に、GPT-3.5-TurboのPoGは、GPT-4のToGを最大23.9%上回っている。

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