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AI Agents · Lezione

Estrazione di entità per grafi della conoscenza

Riconoscimento di entità nominate, estrazione delle relazioni e popolamento del grafo.

Estrazione di entità per grafi della conoscenza è una lezione AI Agents gratuita su CoddyKit. Questa è la lezione 1 di 4. Puoi leggere la lezione completa qui gratuitamente — poi esercitati direttamente nel browser con un editor di codice integrato e un tutor IA disponibile 24/7. Fa parte del percorso di apprendimento AI Agents, e i tuoi progressi si sincronizzano tra il web e l'app CoddyKit. Il corso AI Agents include 4 lezioni in totale.

Che cos'è l'estrazione delle entità

L'estrazione delle entità (Named Entity Recognition, NER) identifica gli elementi denominati presenti nel testo: persone, organizzazioni, luoghi, date e altro. È il primo passaggio per creare un grafo di conoscenza a partire da testo non strutturato.

Nozioni di base sul NER di spaCy

Il modello en_core_web_sm di spaCy riconosce i tipi di entità standard: PERSON, ORG, GPE (entità geopolitica), DATE, MONEY e altri.

import spacy

# Load English model (install: python -m spacy download en_core_web_sm)
nlp = spacy.load('en_core_web_sm')

text = 'Elon Musk founded SpaceX in 2002 in Hawthorne, California. Tesla is headquartered in Austin, Texas.'

doc = nlp(text)

for ent in doc.ents:
    print(f'{ent.text:30} {ent.label_:15} {spacy.explain(ent.label_)}')

# Output:
# Elon Musk                      PERSON          People, including fictional
# SpaceX                         ORG             Companies, agencies...
# 2002                           DATE            Absolute or relative dates
# Hawthorne, California          GPE             Countries, cities, states

Estrazione delle entità come dati strutturati

Converta i risultati delle entità di spaCy in un formato strutturato adatto alla memorizzazione in un grafo di conoscenza. Raggruppi le entità per tipo ed elimini i duplicati all'interno di un documento.

import spacy
from collections import defaultdict

nlp = spacy.load('en_core_web_sm')

def extract_entities(text: str) -> dict:
    doc = nlp(text)
    entities = defaultdict(set)
    
    for ent in doc.ents:
        entities[ent.label_].add(ent.text.strip())
    
    # Convert sets to lists for JSON serialization
    return {k: list(v) for k, v in entities.items()}

text = 'Apple CEO Tim Cook announced new products. The event was held in Cupertino on September 12, 2023.'
result = extract_entities(text)

import json
print(json.dumps(result, indent=2))
# {
#   "ORG": ["Apple"],
#   "PERSON": ["Tim Cook"],
#   "GPE": ["Cupertino"],
#   "DATE": ["September 12, 2023"]
# }

Estrazione delle relazioni con LLM

spaCy identifica le entità, ma non le relazioni tra loro. Chieda a un LLM: Qual è la relazione tra X e Y? per estrarre gli archi del grafo di conoscenza.

import openai
import json

client = openai.OpenAI(api_key='sk-...')

def extract_relations(text: str, entities: list) -> list:
    if len(entities) < 2:
        return []
    
    entity_list = ', '.join(entities)
    prompt = (
        f'Given this text and these entities: {entity_list}\n\n'
        f'Text: {text}\n\n'
        'Extract relationships between the entities. '
        'Return a JSON array of objects with fields: '
        'subject (string), relation (string), object (string). '
        'Use concise relation labels like FOUNDED_BY, WORKS_AT, LOCATED_IN, ACQUIRED_BY.'
    )
    response = client.chat.completions.create(
        model='gpt-4o-mini',
        messages=[{'role': 'user', 'content': prompt}],
        response_format={'type': 'json_object'}
    )
    result = json.loads(response.choices[0].message.content)
    return result.get('relations', [])

text = 'Elon Musk founded SpaceX in Hawthorne, California.'
entities = ['Elon Musk', 'SpaceX', 'Hawthorne']
relations = extract_relations(text, entities)
print(relations)
# [{'subject': 'Elon Musk', 'relation': 'FOUNDED', 'object': 'SpaceX'},
#  {'subject': 'SpaceX', 'relation': 'LOCATED_IN', 'object': 'Hawthorne'}]

Normalizzazione delle entità

La stessa entità può comparire con diverse forme superficiali: Elon Musk, Musk, E. Musk. La normalizzazione associa queste forme a una forma canonica prima di aggiungerle al grafo.

import openai
import json

client = openai.OpenAI(api_key='sk-...')

def normalize_entities(entity_mentions: list, entity_type: str) -> dict:
    '''
    Groups variations of the same entity together.
    Returns {canonical_name: [mention1, mention2, ...]}
    '''
    if len(entity_mentions) <= 1:
        return {m: [m] for m in entity_mentions}
    
    mentions_str = json.dumps(entity_mentions)
    prompt = (
        f'These are {entity_type} entity mentions from text: {mentions_str}\n'
        'Group mentions that refer to the same entity. '
        'Return JSON: {"groups": [["canonical", "alias1", "alias2"], ...]}'
    )
    response = client.chat.completions.create(
        model='gpt-4o-mini',
        messages=[{'role': 'user', 'content': prompt}],
        response_format={'type': 'json_object'}
    )
    result = json.loads(response.choices[0].message.content)
    
    normalized = {}
    for group in result.get('groups', []):
        if group:
            canonical = group[0]
            for mention in group:
                normalized[mention] = canonical
    return normalized

mentions = ['Elon Musk', 'Musk', 'E. Musk', 'Tim Cook']
result = normalize_entities(mentions, 'PERSON')
print(result)

Deduplicazione delle entità

Prima di inserire un'entità in un grafo di conoscenza, verifichi se esiste già. Utilizzi il fuzzy matching o gli ID canonici per unire i duplicati provenienti da più fonti documentali.

from difflib import SequenceMatcher

class EntityRegistry:
    def __init__(self, similarity_threshold=0.85):
        self.entities = {}  # {canonical_name: entity_data}
        self.threshold = similarity_threshold
    
    def similarity(self, a: str, b: str) -> float:
        return SequenceMatcher(None, a.lower(), b.lower()).ratio()
    
    def find_existing(self, name: str) -> str:
        for canonical in self.entities:
            if self.similarity(name, canonical) >= self.threshold:
                return canonical
        return None
    
    def add_entity(self, name: str, entity_type: str, metadata: dict = None) -> str:
        existing = self.find_existing(name)
        if existing:
            print(f'Merged "{name}" -> "{existing}"')
            return existing
        self.entities[name] = {'type': entity_type, 'metadata': metadata or {}}
        print(f'New entity: "{name}"')
        return name

registry = EntityRegistry()
registry.add_entity('OpenAI', 'ORG', {})
registry.add_entity('Open AI', 'ORG', {})   # Merged
registry.add_entity('OpenAI Inc', 'ORG', {})  # Merged
registry.add_entity('Microsoft', 'ORG', {})

Elaborazione di più documenti

Quando crea un grafo di conoscenza a partire da un corpus, elabori i documenti in sequenza e accumuli entità e relazioni. Tenga traccia del documento da cui proviene ogni informazione (provenienza).

import spacy
from typing import List, Dict

nlp = spacy.load('en_core_web_sm')

@dataclass
class KGFact:
    subject: str
    relation: str
    obj: str
    source_doc: str

def process_corpus(documents: List[Dict]) -> List:
    facts = []
    entity_registry = EntityRegistry()
    
    for doc in documents:
        doc_id = doc['id']
        text = doc['text']
        
        # Extract entities
        spacy_doc = nlp(text)
        persons = [ent.text for ent in spacy_doc.ents if ent.label_ == 'PERSON']
        orgs = [ent.text for ent in spacy_doc.ents if ent.label_ == 'ORG']
        
        # Register entities (deduplication)
        for p in persons:
            entity_registry.add_entity(p, 'PERSON')
        for o in orgs:
            entity_registry.add_entity(o, 'ORG')
        
        print(f'Processed doc {doc_id}: {len(persons)} persons, {len(orgs)} orgs')
    
    return entity_registry.entities

docs = [
    {'id': 'doc1', 'text': 'Sundar Pichai leads Google.'},
    {'id': 'doc2', 'text': 'Google CEO Sundar Pichai spoke at the conference.'}
]
entities = process_corpus(docs)

Tipi di entità per i grafi di conoscenza

Definisca la tassonomia delle entità prima di creare il grafo. Tipi comuni per un grafo di conoscenza aziendale: Person, Organization, Product, Location, Event, Technology. I tipi personalizzati dipendono dal suo ambito.

ENTITY_TYPES = {
    'PERSON': {
        'description': 'Individual human being',
        'properties': ['name', 'title', 'email'],
        'spacy_labels': ['PERSON']
    },
    'ORGANIZATION': {
        'description': 'Company, institution, or group',
        'properties': ['name', 'industry', 'founded'],
        'spacy_labels': ['ORG']
    },
    'LOCATION': {
        'description': 'Geographic place',
        'properties': ['name', 'country', 'coordinates'],
        'spacy_labels': ['GPE', 'LOC', 'FAC']
    },
    'PRODUCT': {
        'description': 'Product or service (custom, not in spaCy)',
        'properties': ['name', 'category', 'version'],
        'spacy_labels': ['PRODUCT']
    }
}

# Map spaCy labels to our types
def map_spacy_to_entity_type(spacy_label: str) -> str:
    for entity_type, config in ENTITY_TYPES.items():
        if spacy_label in config['spacy_labels']:
            return entity_type
    return 'UNKNOWN'

print(map_spacy_to_entity_type('ORG'))     # ORGANIZATION
print(map_spacy_to_entity_type('GPE'))     # LOCATION
print(map_spacy_to_entity_type('PERSON'))  # PERSON

Combinare spaCy e LLM

Utilizzi spaCy per un rilevamento delle entità rapido ed economico e ricorra a un LLM solo per le attività più complesse: estrazione delle relazioni, disambiguazione delle entità e gestione delle entità specifiche del dominio che spaCy non rileva.

import spacy
import openai

nlp = spacy.load('en_core_web_sm')
client = openai.OpenAI(api_key='sk-...')

def full_extraction_pipeline(text: str) -> dict:
    # Step 1: Fast spaCy extraction
    doc = nlp(text)
    entities = [
        {'text': ent.text, 'type': ent.label_}
        for ent in doc.ents
        if ent.label_ in ['PERSON', 'ORG', 'GPE', 'PRODUCT']
    ]
    
    if len(entities) < 2:
        return {'entities': entities, 'relations': []}
    
    # Step 2: LLM relation extraction (only when we have multiple entities)
    entity_names = [e['text'] for e in entities]
    relations = extract_relations(text, entity_names)
    
    return {
        'entities': entities,
        'relations': relations
    }

text = 'Satya Nadella of Microsoft acquired Activision Blizzard for $69 billion.'
result = full_extraction_pipeline(text)
print('Entities:', result['entities'])
print('Relations:', result['relations'])

Convalida dei dati estratti

Convalidi le entità estratte prima di memorizzarle nel grafo di conoscenza. Verifichi che le entità soggetto/oggetto siano note, che le etichette delle relazioni appartengano al vocabolario approvato e che i dati siano completi.

VALID_RELATIONS = {
    'FOUNDED_BY', 'WORKS_AT', 'LOCATED_IN', 'ACQUIRED_BY',
    'PARTNERED_WITH', 'INVESTED_IN', 'CEO_OF', 'PRODUCT_OF'
}

def validate_relation(relation: dict, known_entities: set) -> tuple:
    errors = []
    subject = relation.get('subject', '')
    relation_label = relation.get('relation', '')
    obj = relation.get('object', '')
    
    if not subject:
        errors.append('Missing subject')
    if not obj:
        errors.append('Missing object')
    if relation_label not in VALID_RELATIONS:
        errors.append(f'Unknown relation: {relation_label}')
    if subject and subject not in known_entities:
        errors.append(f'Unknown entity: {subject}')
    if obj and obj not in known_entities:
        errors.append(f'Unknown entity: {obj}')
    
    return len(errors) == 0, errors

known = {'Elon Musk', 'SpaceX', 'California'}
relation = {'subject': 'Elon Musk', 'relation': 'FOUNDED_BY', 'object': 'SpaceX'}
valid, errors = validate_relation(relation, known)
print('Valid:', valid, 'Errors:', errors)

Creazione incrementale del grafo

Costruisca il grafo di conoscenza in modo incrementale, man mano che arrivano nuovi documenti. Elabori ogni documento, estragga entità e relazioni, elimini i duplicati, convalidi i dati ed esegua l'upsert nel database a grafo.

def build_knowledge_graph_incremental(new_documents: list, graph_db, entity_registry):
    for doc in new_documents:
        print(f'Processing document: {doc["id"]}')
        
        # Extract
        extraction = full_extraction_pipeline(doc['text'])
        
        # Register and deduplicate entities
        canonical_entities = {}
        for entity in extraction['entities']:
            canonical = entity_registry.add_entity(
                entity['text'],
                entity['type']
            )
            canonical_entities[entity['text']] = canonical
            # Upsert node in graph
            graph_db.upsert_node(canonical, entity['type'])
        
        # Validate and insert relations
        for relation in extraction['relations']:
            # Map to canonical names
            subj = canonical_entities.get(relation['subject'], relation['subject'])
            obj = canonical_entities.get(relation['object'], relation['object'])
            valid, errors = validate_relation(
                {'subject': subj, 'relation': relation['relation'], 'object': obj},
                set(canonical_entities.values())
            )
            if valid:
                graph_db.upsert_edge(subj, relation['relation'], obj, doc['id'])
            else:
                print(f'Skipping invalid relation: {errors}')

print('Graph build pipeline defined')

Verifica delle conoscenze: estrazione delle entità

Verifichi la sua comprensione dell'estrazione delle entità per i grafi di conoscenza.

Riepilogo dell'estrazione delle entità

Una pipeline completa di estrazione delle entità per i grafi di conoscenza combina: NER di spaCy per un rilevamento rapido delle entità, estrazione delle relazioni basata su LLM, normalizzazione delle entità per associare le forme superficiali ai nomi canonici, deduplicazione per evitare nodi ridondanti, convalida prima dell'inserimento e tracciamento della provenienza per sapere da quale documento proviene ogni informazione.

Domande Frequenti

La lezione «Estrazione di entità per grafi della conoscenza» è gratuita?

Sì — il testo completo di «Estrazione di entità per grafi della conoscenza» è gratuito qui sul web. Per esercitarvi in modo interattivo (un editor di codice integrato e un tutor IA 24/7) e sbloccare il resto del corso AI Agents, passa a CoddyKit PRO. Il corso AI Agents include 4 lezioni in totale.

Cosa imparerò in «Estrazione di entità per grafi della conoscenza»?

Riconoscimento di entità nominate, estrazione delle relazioni e popolamento del grafo. Eserciti AI Agents con codice pratico che esegui direttamente nel browser, e un tutor IA 24/7 risponde alle tue domande mentre lavori sulla lezione.

Ho bisogno di esperienza per iniziare AI Agents?

Non è richiesta alcuna esperienza precedente. AI Agents su CoddyKit è strutturato per principianti e studenti avanzati, quindi puoi iniziare da qui o dall'inizio e procedere al tuo ritmo. Questa è la lezione 1 di 4.

Quanto tempo richiede la lezione «Estrazione di entità per grafi della conoscenza»?

La maggior parte delle lezioni CoddyKit richiede circa 5–10 minuti. Ogni lezione è breve e interattiva, quindi fai progressi costanti e riprendi esattamente da dove hai lasciato su web e app.

Posso scrivere ed eseguire codice in questa lezione AI Agents?

Sì. Ogni lezione AI Agents include un editor di codice integrato, quindi scrivi ed esegui codice reale direttamente nel tuo browser e ricevi feedback istantaneo dall'IA — nessuna configurazione locale necessaria.

Tutte le lezioni di questo corso

  1. Estrazione di entità per grafi della conoscenza
  2. Query Neo4j dagli strumenti dell’agente
  3. Combinazione del recupero vettoriale e a grafo
  4. Creazione di un agente potenziato dalla conoscenza
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