Michael Loster

• Modern knowledge bases contain and organize knowledge from many different topic areas. Apart from specific entity information, they also store information about their relationships amongst each other. Combining this information results in a knowledge graph that can be particularly helpful in cases where relationships are of central importance. Among other applications, modern risk assessment in the financial sector can benefit from the inherent network structure of such knowledge graphs by assessing the consequences and risks of certain events, such as corporate insolvencies or fraudulent behavior, based on the underlying network structure. As public knowledge bases often do not contain the necessary information for the analysis of such scenarios, the need arises to create and maintain dedicated domain-specific knowledge bases. This thesis investigates the process of creating domain-specific knowledge bases from structured and unstructured data sources. In particular, it addresses the topics of named entity recognition (NER), duplicateModern knowledge bases contain and organize knowledge from many different topic areas. Apart from specific entity information, they also store information about their relationships amongst each other. Combining this information results in a knowledge graph that can be particularly helpful in cases where relationships are of central importance. Among other applications, modern risk assessment in the financial sector can benefit from the inherent network structure of such knowledge graphs by assessing the consequences and risks of certain events, such as corporate insolvencies or fraudulent behavior, based on the underlying network structure. As public knowledge bases often do not contain the necessary information for the analysis of such scenarios, the need arises to create and maintain dedicated domain-specific knowledge bases. This thesis investigates the process of creating domain-specific knowledge bases from structured and unstructured data sources. In particular, it addresses the topics of named entity recognition (NER), duplicate detection, and knowledge validation, which represent essential steps in the construction of knowledge bases. As such, we present a novel method for duplicate detection based on a Siamese neural network that is able to learn a dataset-specific similarity measure which is used to identify duplicates. Using the specialized network architecture, we design and implement a knowledge transfer between two deduplication networks, which leads to significant performance improvements and a reduction of required training data. Furthermore, we propose a named entity recognition approach that is able to identify company names by integrating external knowledge in the form of dictionaries into the training process of a conditional random field classifier. In this context, we study the effects of different dictionaries on the performance of the NER classifier. We show that both the inclusion of domain knowledge as well as the generation and use of alias names results in significant performance improvements. For the validation of knowledge represented in a knowledge base, we introduce Colt, a framework for knowledge validation based on the interactive quality assessment of logical rules. In its most expressive implementation, we combine Gaussian processes with neural networks to create Colt-GP, an interactive algorithm for learning rule models. Unlike other approaches, Colt-GP uses knowledge graph embeddings and user feedback to cope with data quality issues of knowledge bases. The learned rule model can be used to conditionally apply a rule and assess its quality. Finally, we present CurEx, a prototypical system for building domain-specific knowledge bases from structured and unstructured data sources. Its modular design is based on scalable technologies, which, in addition to processing large datasets, ensures that the modules can be easily exchanged or extended. CurEx offers multiple user interfaces, each tailored to the individual needs of a specific user group and is fully compatible with the Colt framework, which can be used as part of the system. We conduct a wide range of experiments with different datasets to determine the strengths and weaknesses of the proposed methods. To ensure the validity of our results, we compare the proposed methods with competing approaches.…
• Moderne Wissensbasen enthalten und organisieren das Wissen vieler unterschiedlicher Themengebiete. So speichern sie neben bestimmten Entitätsinformationen auch Informationen über deren Beziehungen untereinander. Kombiniert man diese Informationen, ergibt sich ein Wissensgraph, der besonders in Anwendungsfällen hilfreich sein kann, in denen Entitätsbeziehungen von zentraler Bedeutung sind. Neben anderen Anwendungen, kann die moderne Risikobewertung im Finanzsektor von der inhärenten Netzwerkstruktur solcher Wissensgraphen profitieren, indem Folgen und Risiken bestimmter Ereignisse, wie z.B. Unternehmensinsolvenzen oder betrügerisches Verhalten, auf Grundlage des zugrundeliegenden Netzwerks bewertet werden. Da öffentliche Wissensbasen oft nicht die notwendigen Informationen zur Analyse solcher Szenarien enthalten, entsteht die Notwendigkeit, spezielle domänenspezifische Wissensbasen zu erstellen und zu pflegen. Diese Arbeit untersucht den Erstellungsprozess von domänenspezifischen Wissensdatenbanken aus strukturierten undModerne Wissensbasen enthalten und organisieren das Wissen vieler unterschiedlicher Themengebiete. So speichern sie neben bestimmten Entitätsinformationen auch Informationen über deren Beziehungen untereinander. Kombiniert man diese Informationen, ergibt sich ein Wissensgraph, der besonders in Anwendungsfällen hilfreich sein kann, in denen Entitätsbeziehungen von zentraler Bedeutung sind. Neben anderen Anwendungen, kann die moderne Risikobewertung im Finanzsektor von der inhärenten Netzwerkstruktur solcher Wissensgraphen profitieren, indem Folgen und Risiken bestimmter Ereignisse, wie z.B. Unternehmensinsolvenzen oder betrügerisches Verhalten, auf Grundlage des zugrundeliegenden Netzwerks bewertet werden. Da öffentliche Wissensbasen oft nicht die notwendigen Informationen zur Analyse solcher Szenarien enthalten, entsteht die Notwendigkeit, spezielle domänenspezifische Wissensbasen zu erstellen und zu pflegen. Diese Arbeit untersucht den Erstellungsprozess von domänenspezifischen Wissensdatenbanken aus strukturierten und unstrukturierten Datenquellen. Im speziellen befasst sie sich mit den Bereichen Named Entity Recognition (NER), Duplikaterkennung sowie Wissensvalidierung, die wesentliche Prozessschritte beim Aufbau von Wissensbasen darstellen. Wir stellen eine neuartige Methode zur Duplikaterkennung vor, die auf Siamesischen Neuronalen Netzwerken basiert und in der Lage ist, ein datensatz-spezifisches Ähnlichkeitsmaß zu erlernen, welches wir zur Identifikation von Duplikaten verwenden. Unter Verwendung einer speziellen Netzwerkarchitektur entwerfen und setzen wir einen Wissenstransfer zwischen Deduplizierungsnetzwerken um, der zu erheblichen Leistungsverbesserungen und einer Reduktion der benötigten Trainingsdaten führt. Weiterhin schlagen wir einen Ansatz zur Erkennung benannter Entitäten (Named Entity Recognition (NER)) vor, der in der Lage ist, Firmennamen zu identifizieren, indem externes Wissen in Form von Wörterbüchern in den Trainingsprozess eines Conditional Random Field Klassifizierers integriert wird. In diesem Zusammenhang untersuchen wir die Auswirkungen verschiedener Wörterbücher auf die Leistungsfähigkeit des NER-Klassifikators und zeigen, dass sowohl die Einbeziehung von Domänenwissen als auch die Generierung und Verwendung von Alias-Namen zu einer signifikanten Leistungssteigerung führt. Zur Validierung der in einer Wissensbasis enthaltenen Fakten stellen wir mit COLT ein Framework zur Wissensvalidierung vor, dass auf der interaktiven Qualitätsbewertung von logischen Regeln basiert. In seiner ausdrucksstärksten Implementierung kombinieren wir Gauß'sche Prozesse mit neuronalen Netzen, um so COLT-GP, einen interaktiven Algorithmus zum Erlernen von Regelmodellen, zu erzeugen. Im Gegensatz zu anderen Ansätzen verwendet COLT-GP Knowledge Graph Embeddings und Nutzer-Feedback, um Datenqualitätsprobleme des zugrunde liegenden Wissensgraphen zu behandeln. Das von COLT-GP erlernte Regelmodell kann sowohl zur bedingten Anwendung einer Regel als auch zur Bewertung ihrer Qualität verwendet werden. Schließlich stellen wir mit CurEx, ein prototypisches System zum Aufbau domänenspezifischer Wissensbasen aus strukturierten und unstrukturierten Datenquellen, vor. Sein modularer Aufbau basiert auf skalierbaren Technologien, die neben der Verarbeitung großer Datenmengen auch die einfache Austausch- und Erweiterbarkeit einzelner Module gewährleisten. CurEx bietet mehrere Benutzeroberflächen, die jeweils auf die individuellen Bedürfnisse bestimmter Benutzergruppen zugeschnitten sind. Darüber hinaus ist es vollständig kompatibel zum COLT-Framework, was als Teil des Systems verwendet werden kann. Wir führen eine Vielzahl von Experimenten mit unterschiedlichen Datensätzen durch, um die Stärken und Schwächen der vorgeschlagenen Methoden zu ermitteln. Zudem vergleichen wir die vorgeschlagenen Methoden mit konkurrierenden Ansätzen, um die Validität unserer Ergebnisse sicherzustellen.…