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Yu Liu Xixun Lin Yanmin Shang Yangxi Li Shi Wang Yanan Cao

摘要
知识图谱推理(Knowledge Graph Reasoning, KGR)是指通过在知识图谱上执行逻辑推理来推断新知识的任务。近年来,大型语言模型(Large Language Models, LLMs)在复杂推理任务中展现出卓越的性能。尽管取得了令人瞩目的进展,现有的基于LLM的KGR方法仍面临两个关键挑战:其一,现有方法通常 indiscriminately(不加区分地)提取推理路径,未能评估不同路径的重要性差异,可能导致引入无关噪声,从而误导LLM;其二,尽管许多方法利用LLM动态探索潜在的推理路径,但这类方法往往对检索需求较高,并频繁调用LLM,带来较大的计算开销。为应对上述局限,我们提出PathMind——一种新型框架,旨在通过有选择性地引导LLM关注重要推理路径,提升推理的准确性与可解释性。具体而言,PathMind遵循“检索—优先级排序—推理”的三阶段范式。首先,通过检索模块从知识图谱中提取与查询相关的子图;其次,引入路径优先级机制,利用一种语义感知的路径优先级函数,识别出关键推理路径,该函数同时考虑路径的累积代价与到达目标节点的预期未来代价;最后,PathMind通过双阶段训练策略生成准确且逻辑一致的推理结果,该策略包括面向特定任务的指令微调(instruction tuning)以及基于路径的偏好对齐(path-wise preference alignment)。在多个基准数据集上的大量实验表明,PathMind在各类推理任务中均显著优于现有先进基线方法,尤其在复杂推理任务中表现突出,且在输入token数量较少的情况下仍能有效识别关键推理路径,展现出更强的效率与鲁棒性。