Answering complex logical queries on incomplete knowledge graphs is a challenging task, and has been widely studied. Embedding-based methods require training on complex queries, and cannot generalize well to out-of-distribution query structures. Recent work frames this task as an end-to-end optimization problem, and it only requires a pretrained link predictor. However, due to the exponentially large combinatorial search space, the optimal solution can only be approximated, limiting the final accuracy. In this work, we propose QTO (Query Tree Optimization) that can efficiently find the exact optimal solution. QTO finds the optimal solution by a forward-backward propagation on the tree-like computation graph, i.e., query tree. In particular, QTO utilizes the independence encoded in the query tree to reduce the search space, where only local computations are involved during the optimization procedure. Experiments on 3 datasets show that QTO obtains state-of-the-art performance on complex query answering, outperforming previous best results by an average of 22%. Moreover, QTO can interpret the intermediate solutions for each of the one-hop atoms in the query with over 90% accuracy.


翻译:对不完整知识图解解答复杂的逻辑问题是一项艰巨的任务,而且已经进行了广泛的研究。基于嵌入的方法需要复杂的查询培训,无法对分布以外的查询结构进行全面概括。最近的工作将这项任务设置为端到端优化问题,只需要预先培训的链接预测器。然而,由于星指数大的组合搜索空间,最佳解决方案只能近似,限制最终准确性。在这项工作中,我们建议QTO(查询树优化)能够有效找到准确最佳的解决方案。QTO通过在树形计算图(即查询树)上前向后传播找到最佳解决方案。特别是QTO利用查询树的编码独立来减少搜索空间,因为优化程序只涉及本地计算。对3个数据集的实验显示,QTO在复杂查询回答中获得了最先进的性能,比以往最佳的结果平均高出22 %。此外,QTO可以将每个方向的中间解决方案的准确性与每个方向的90个方向的中间解决方案解释。

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