基于大语言模型的材料力学知识图谱构建
作者:
作者单位:

作者简介:

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

北京林业大学人工智能示范课程试点建设项目 (BJFU2024RGZN25)


Knowledge Graph Construction for Mechanics of Materials Based on LLMs
Author:
Affiliation:

Fund Project:

  • 摘要
  • |
  • 图/表
  • |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献
  • |
  • 相似文献
  • |
  • 引证文献
  • |
  • 资源附件
  • |
  • 文章评论
    摘要:

    针对当前教育领域课程知识图谱构建效率低下的问题, 该研究旨在探索一种自动且准确的知识抽取框架, 以实现教学资源的智能化分析与结构化整理. 该框架首先利用LLM (large language model)对少量人工标注样本进行数据增强, 以扩充高质量训练集; 随后, 利用增强后的数据集对开源LLM进行微调, 结合思维链与正反例提示策略, 优化模型在实体关系抽取任务上的表现. 在材料力学课程知识抽取测试中, 本文提出的FT-CoT-ICL方法相较于传统的Zero-shot和ICL (in-context learning)方法, 在实体抽取任务上F1分数分别提高38%–43%和23%–28%, 在关系抽取任务上F1分数分别提高44%–46%和31%–35%. 使用该方法的LLM在课程知识抽取任务上显著超越了具有更大参数量的商业LLM, 节约了推理成本, 同时也优于目前的信息抽取SOTA模型. 实验结果证明, 该框架能够有效激活LLM在实体关系抽取任务上的表现, 从而自动化实现课程知识图谱构建, 展示了其在知识工程领域的应用潜力.

    Abstract:

    To address the low efficiency of course knowledge graph construction in the education domain, an automated and accurate knowledge extraction framework is proposed to enable intelligent analysis and structured organisation of teaching resources. First, large language models (LLMs) are employed to perform data augmentation on a small set of manually annotated samples, thereby expanding a high-quality training dataset. The augmented dataset is then used to fine-tune open-source LLMs. By integrating chain of thought (CoT) prompting and positive-negative example prompting strategies, model performance in entity and relationship extraction tasks is enhanced. In knowledge extraction experiments conducted on the course Mechanics of Materials, the proposed FT-CoT-ICL method achieves F1 score improvements of 38%–43% and 23%–28% over traditional Zero-shot and in-context learning (ICL) methods, respectively, in entity extraction. For relationship extraction, F1 score increase by 44%–46% and 31%–35%, respectively. LLMs employing this method significantly outperform larger commercial LLMs in course knowledge extraction tasks while reducing inference costs, and superior performance is also observed compared with current state-of-the-art information extraction models. Experimental results demonstrate that this framework effectively activates LLM performance in entity and relationship extraction, thereby enabling automated construction of course knowledge graphs and showcasing its potential applications in knowledge engineering.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

补熠暄,胡震,李艳洁.基于大语言模型的材料力学知识图谱构建.计算机系统应用,2026,35(8):151-162

复制
分享
相关视频

文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2025-12-05
  • 最后修改日期:2025-12-30
  • 录用日期:
  • 在线发布日期: 2026-05-22
  • 出版日期:
文章二维码
您是第位访问者
版权所有:中国科学院软件研究所 京ICP备05046678号-3
地址:北京市海淀区中关村南四街4号,邮政编码:100190
电话:010-62661041 传真: Email:csa@iscas.ac.cn
技术支持:北京勤云科技发展有限公司

京公网安备 11040202500063号