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AI Agents · Aula

Extração de entidades para grafos de conhecimento

Reconhecimento de entidades nomeadas, extração de relações e preenchimento de grafos.

Extração de entidades para grafos de conhecimento é uma aula grátis de AI Agents no CoddyKit. Esta é a aula 1 de 4. Você pode ler a aula completa abaixo gratuitamente — depois pratica ao vivo no navegador com um editor de código integrado e um tutor de IA 24/7. Faz parte do caminho de aprendizado de AI Agents, e seu progresso é sincronizado entre a web e o app CoddyKit. O curso de AI Agents inclui 4 aulas no total.

O Que É Extração de Entidades?

Extração de entidades (Reconhecimento de Entidades Nomeadas, NER) identifica elementos nomeados no texto: pessoas, organizações, locais, datas e muito mais. Essa é a primeira etapa para construir um grafo de conhecimento a partir de texto não estruturado.

Fundamentos do NER com spaCy

O modelo en_core_web_sm do spaCy reconhece tipos padrão de entidades: PERSON, ORG, GPE (entidade geopolítica), DATE, MONEY e muito mais.

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

Extraindo Entidades como Dados Estruturados

Converta os resultados de entidades do spaCy para um formato estruturado adequado ao armazenamento em um grafo de conhecimento. Agrupe as entidades por tipo e elimine duplicatas dentro de um 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"]
# }

Extração de Relações com LLM

O spaCy identifica entidades, mas não as relações entre elas. Pergunte a um LLM: Qual é a relação entre X e Y? para extrair arestas para o seu grafo de conhecimento.

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'}]

Normalização de Entidades

A mesma entidade pode aparecer com diferentes formas de superfície: Elon Musk, Musk, E. Musk. A normalização mapeia essas formas para uma forma canônica antes de adicioná-las ao 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)

Eliminação de Duplicatas de Entidades

Antes de inserir uma entidade em um grafo de conhecimento, verifique se ela já existe. Use correspondência aproximada ou identificadores canônicos para mesclar duplicatas provenientes de várias fontes de documentos.

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', {})

Processando Vários Documentos

Ao construir um grafo de conhecimento a partir de um conjunto de documentos, processe os documentos sequencialmente e acumule entidades e relações. Registre de qual documento veio cada fato (proveniência).

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)

Tipos de Entidades para Grafos de Conhecimento

Defina sua taxonomia de entidades antes de construir o grafo. Tipos comuns para um grafo de conhecimento empresarial: Person, Organization, Product, Location, Event, Technology. Os tipos personalizados dependem do seu domínio.

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

Combinando spaCy e LLM

Use o spaCy para detectar entidades de forma rápida e econômica, e um LLM apenas para tarefas mais difíceis: extração de relações, desambiguação de entidades e tratamento de entidades específicas do domínio que o spaCy não identifica.

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'])

Validando Dados Extraídos

Valide as entidades extraídas antes de armazená-las no grafo de conhecimento. Verifique se as entidades sujeito e objeto são conhecidas, se os rótulos de relação pertencem ao seu vocabulário aprovado e se os dados estão completos.

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)

Construção Incremental do Grafo

Construa o grafo de conhecimento incrementalmente à medida que novos documentos chegam. Processe cada documento, extraia entidades e relações, elimine duplicatas, valide e crie ou atualize os dados no banco de dados de grafos.

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')

Verificação de Conhecimento: Extração de Entidades

Teste sua compreensão sobre a extração de entidades para grafos de conhecimento.

Resumo da Extração de Entidades

Um fluxo completo de extração de entidades para grafos de conhecimento combina: NER do spaCy para detecção rápida de entidades, extração de relações baseada em LLM, normalização de entidades para mapear formas de superfície a nomes canônicos, eliminação de duplicatas para evitar nós redundantes, validação antes da inserção e rastreamento da proveniência para saber de qual documento veio cada fato.

Perguntas Frequentes

A aula “Extração de entidades para grafos de conhecimento” é grátis?

Sim — o texto completo de “Extração de entidades para grafos de conhecimento” é grátis para ler aqui na web. Para praticá-la interativamente (um editor de código integrado e um tutor de IA 24/7) e desbloquear o restante do curso de AI Agents, atualize para CoddyKit PRO. O curso de AI Agents inclui 4 aulas no total.

O que vou aprender em “Extração de entidades para grafos de conhecimento”?

Reconhecimento de entidades nomeadas, extração de relações e preenchimento de grafos. Você pratica AI Agents com código prático que executa diretamente no navegador, e um tutor de IA 24/7 responde suas dúvidas enquanto trabalha na aula.

Preciso ter experiência prévia para começar AI Agents?

Nenhuma experiência prévia é necessária. AI Agents no CoddyKit é estruturado para alunos iniciantes até avançados, então você pode começar aqui ou desde o início e aprender no seu ritmo. Esta é a aula 1 de 4.

Quanto tempo leva a aula “Extração de entidades para grafos de conhecimento”?

A maioria das aulas CoddyKit leva cerca de 5–10 minutos. Cada uma é compacta e interativa, então você faz progresso constante e retoma exatamente de onde parou entre web e app.

Posso escrever e executar código nesta aula de AI Agents?

Sim. Cada aula de AI Agents inclui um editor de código integrado, então você escreve e executa código real direto no navegador e recebe feedback de IA instantaneamente — nenhuma configuração local necessária.

Todas as aulas deste curso

  1. Extração de entidades para grafos de conhecimento
  2. Consultas Neo4j a partir de ferramentas de agentes
  3. Combinando recuperação vetorial e em grafos
  4. Construindo um agente aumentado por conhecimento
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