论文阅读:Robust Entity Resolution us

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论文阅读:Robust Entity Resolution using Random Graphs

原文链接
参考资料:
数据中国

论文题目:Robust Entity Resolution using Random Graphs
发表时间:SIGMOD’18, June 10-15, 2018, Houston, TX, USA
论文作者:Sainyam Galhotra 、 Donatella Firmani、 Barna Saha 、Divesh Srivastava 

Indroduction

论文的意思是利用随机图,来完成实体解析(Entity Resolution),那么何为实体解析呢?
根据《实体解析与信息质量》,可以了解到:

实体解析(Entity Resolution)是一种用于判断两条记录是否指向同一事物的过程。
实体这个术语描述了过程的目标是真实世界的事物,比如某个人,地点或者物品。
而解析则描述了回答这样的一个问题的过程:两条不同记录是否指向了同一个真实实体?

尽管实体解析的定义描述的是两条记录之间的关系,但事实上,这个定义也可以被延伸到一个更大的记录集合上,相应的,该过程的输出则聚合了指向同一实体的所有记录的子集/簇。在这样的上下文中,ER的定义也可以解释为:“识别并整合所有定义同一真实世界实体的记录的过程”(Benjelloun,Garcia-Molina, Menestrina, et al., 2009)。


实体解析

例如在上图中,实体解析的意思就是,判断出有哪一些表示的是同一个物体,比如上面的iPhone Two和iPhone 2表示的就是同一个手机。


实体解析
又如上图中,实体解析就是选出哪些照片表示的是同一个人,这里有古天乐,周星驰,张震。

Previous approach

这里介绍以前的方法,我们用上面提到的判断照片是否是同一个人举例,这样做的前提是我们已经得出了,这两个照片是同一个人的概率是多少。怎么得出呢,微软提供了这个服务。
Microsoft tool TwinsOrNot
可以在这个网站,上传照片进行对比识别。

概率图
在进行完,上传对比之后,我们可以得到,上面的概率图,其中绿色就表示为同一个人概率超过0.5的,红色就是低于0.5,线越粗,概率越高,红色虚线说明概率极低。得到概率图之后,就要在此图上运用方法找出所有同一个人的照片了。
基于绿色连接的寻找
在这种方法里,只要是绿色连接的照片我们就认为是同一个人,以此来进行划分,得到结果。显然这种方法并不准确,高度依赖于事先判断的概率,这里就把张震和周星驰当作了同一个人。
基于相似度
每条边上都有相似的概率,这种方法就是把概率特别相近的划分到一起,当作是同一个人。我们可以从上图中看到,这种方法也是错误的,它并没有把所有的周星驰照片都找出来(因为年轻的周星驰和年老的周星驰相似概率并不高)。
正确的划分
正确的划分得到的应该是如图所示的这样,分成了三个组,找出了古天乐、周星驰、张震。
为了准确的找出所有的人,引入了Oracle这个概念,并不是指的数据库公司,而是表示为一种众包的抽象。因为在很多情况下,人去判断是否相似,是要比计算机容易很多的。例如:
Online advertising = Internet ad

人们可以很快的判断出这两者都是网络广告的意思,但计算机却很困难,所以提出的Oracle相当于是一个系统,可以回到如下的问题。


Oracle

而且我们假定,Oracle总是会回答正确。
我们有了Oracle,并且Oracle总是会给出正确的答案,显然可以通过Oracle来回答两张照片是否是同一个人这种问题。那应该如何觉得询问的顺序呢?也就是应该选择哪两张照片去询问呢。


询问顺序
这里有两种方式,其一就是普通的方式,随机选取一对进行询问,显然这种方法是耗时、耗力的。其二就是聪明的方法,根据概率的大小去进行询问,先询问概率大的,因为他们更可能是同一个人。
通常来说,以前使用的方法就是按照边的概率进行询问的方法。
按边的概率询问

在这里我们先访问古天乐那条边,得到的结果是是同一个人。


按边的概率询问
然后询问其他的边,得出了正确你的结果。
按边的概率询问
在询问完成后,得出了正确的结果,完成了实体解析。
询问错误的结果
我们假设的是Oracle总是给出正确的结果,但是如果Oracle给出了错误的结果,
例如在上图中把周星驰和张震当作一个人,那么我们最后的实体解析就是错误的。
错误的结果

Our approach

以前的方法,都是假设Oracle一定会回答正确,但是实际情况中Oracle并不总能回答正确,会得到错误的结果。所以这篇论文就提出了,一个纠正错误的工具。


实体解析处理流程

这是这篇论文中,实体解析的处理流程,实现进行记录的收集,也就是上图的收集那些照片,再之后就是使用前文所讲的策略,以及本文提出的纠错层。
这个纠错层的关键思想有两方面:

1、在并入新结点时,进行多次的判断。
2、通过合并以及分裂过程来进行纠错。
并入新结点

在并入新结点时,我们不再只是查询一对,而是查询许多对,如上图中要将New Node并入其中时,我们会对许多对进行判断,如果相似的值达到了阈值,则认为时一个人,将新结点放入其中。

合并过程

合并过程主要是为了提高recall,也就是召回率,意思就是希望可以找到所有的同一个人照片。主要的过程就是,在两个聚类中的结点,不断的进行询问,判断是否为一个人,然后决定是否合并。


分裂过程

在已经完成的聚类里面,会存在Low confidence node ,就是纸盒部分结点连接,比如图中的张震,这种结点,就很有可能,并不属于这个聚类。所以我们应该想办法对其进行判断。


分裂过程
解决的办法,就是判断Low confidence node和其他结点的相似度,如图中,判断出不相似,那就将其剔除。
前文所说,这是一个纠错的工具,所以会有使用上面的不同,这里介绍了三种不同的使用方法:
使用方法一:
Eager:每一次查询,都使用这个纠错的工具。这样会降低效率,召回率降低,就是不
能找到所有的同一个人的照片,但是准确度会变高。
使用方法二:
Lazy:不使用纠错的工具。这样会让准确度降低,但是召回率变高。
使用方法三:
Adaptive pipeline:高概率的结点就不适用纠错工具,就是两张已经很相似的照片,不
会再使用工具询问。

Experiments

实验结果

上图是在不同的数据集上做的实验,横坐标表示查询的数量,纵坐标表示效果,得分越高,效果越好,从图中看出,Adaptive pipeline的效果是非常好的,仅次于理想情况。

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