论文浅尝 | G2S：一个用于大语言模型的时间知识图预测的通用到具体的学习框架（ACL2025）

笔记整理：张艺汶，研究方向为大语言模型、AI for Science

论文链接：https://aclanthology.org/2025.findings-acl.1077/

发表会议：ACL 2025

1. 动机

时序知识图谱以（主体、关系、客体、时间戳）形式存储事实，可用于预测未来事实，在金融、医疗、政治等时间敏感场景中具有重要价值。然而，现有方法存在显著缺陷：

传统方法（如基于图神经网络、循环神经网络的模型）聚焦于适配单个 TKG，忽视跨场景泛化能力；
近期基于大语言模型（LLMs）的方法虽提升了泛化性，但需同时学习 TKG 中两类纠缠的知识 ------通用模式 （不同场景共享的不变时序结构）与场景信息（特定场景的实体、关系等事实知识），导致学习过程相互干扰，限制了泛化性能。

为解决上述问题，本文提出通用到特定（General-to-Specific, G2S）学习框架，通过解耦两类知识的学习过程，增强 LLMs 在 TKG 预测任务中的泛化能力。

2. 贡献

本文的主要贡献有：

知识解耦识别：明确 TKG 中通用模式与场景信息的纠缠特性，并提出多种匿名化策略，实现两类知识的有效解耦；
框架创新：设计两阶段 G2S 框架，通用学习阶段专注于跨 TKG 通用模式的学习，特定学习阶段注入场景信息，避免两类知识学习的相互干扰，提升泛化能力；
实验验证：在标准、零样本、低资源三种设置下开展广泛实验，验证了 G2S 框架的有效性，为 TKG 预测的泛化性研究提供了可靠范式。

3. 方法

G2S 框架核心是通过两阶段学习解耦通用模式与场景信息。

通用学习阶段

目标：屏蔽场景信息，让模型学习跨 TKG 的通用时序模式，包含三步关键操作：

查询构建：对每个 TKG 事实（s, r, o, t）构造两类查询 ------ 预测客体（s, r, ?, t）和预测主语（?, r, o, t）；选取与查询相关的单跳历史事实，按时间戳升序排序后保留最新 L 个事实（本文 L=50）；
匿名时序结构转换：将实体、关系、时间戳转换为抽象 ID，消除场景特异性。

时间戳 ID：设为查询时间与历史事实时间的间隔（A (t) = t_q - t），避免训练与测试时间周期差异导致的偏差；
实体 / 关系 ID：提供三种策略 ------ 频率 ID（FID，按频率排序）、全局 ID（GID，数据集原始 ID）、随机 ID（RID，随机分配）；

样本构建：输入格式为 "历史事实 + 查询"，历史事实按 "A (t):[A (s), A (r), A (o)]" 组织，查询按 "0:[A (s), A (r), ?]" 组织，输出为正确答案的匿名 ID；若答案实体未出现在历史事实中，输出 "None"。

特定学习阶段

目标：注入场景信息，适配具体 TKG，与通用学习阶段的核心差异在于：

场景信息映射：保留实体 / 关系与匿名 ID 的映射关系，在输入开头添加 "实体映射"（A (e): e）和 "关系映射"（A (r): r）模块；
双学习模式：支持两种适配模式 ------ 上下文学习（ICL，不使用训练样本，仅通过输入映射学习场景信息）、监督微调（SFT，利用训练样本更新模型参数）。

训练与推理细节

训练目标：最小化生成 token 序列与真实序列的交叉熵损失（L = CE (O, Ō)）；
骨干模型与优化：采用 LLaMA3-8B 作为基础模型，结合低秩适配（LoRA）技术实现高效微调；
推理策略：单步生成，以 LLM 输出 token 的生成概率作为排序分数（score (o) = Pr (o | Input)），过滤重复预测后保留 Top-10 结果。

4. 实验

4.1 实验设置

数据集：使用 5 个主流 TKG 数据集（表 7，文档 1-211），其中 GDELT 和 WIKI 用于通用学习阶段训练，ICEWS14、ICEWS18、YAGO 用于特定学习阶段与评估
基线模型：分为两类 ------ 传统方法（RE-GCN、xERTE、TANGO 等）、LLM-based 方法（GPT-NeoX-ICL、Llama2-ICL、Llama3-ICL、GenTKG）
评估指标：采用 H@1/3/10（正确答案位于 Top-1/3/10 的查询比例），采用时间感知过滤设置（移除预测中除正确答案外的无效实体）
实验场景：
- 标准设置：特定学习阶段使用全量训练数据；
- 零样本设置：特定学习阶段不使用训练数据；
- 低资源设置：特定学习阶段使用 5%/20%/50% 的训练数据。

4.2 核心结果

标准设置：G2S 在 ICEWS14（H@1=38.33%）和 YAGO（H@1=87.88%）上表现最优，在 ICEWS18（H@1=23.04%）上排名第二；G2S 与 GenTKG（SFT 类方法）整体优于 ICL 类方法，证明充足数据下 SFT 更易适配 TKG。

零样本设置： G2S（融合 GDELT 和 WIKI，RID 策略）与更大规模的 GPT-NeoX-20B 性能相当，在 YAGO 上表现更优（H@1=86.07%）；FID 与 RID 策略性能接近，且均优于额外引入场景信息的 G2S_GL (F+Map)，验证知识解耦的必要性。

低资源设置：仅使用 5% 训练样本时，G2S 的三种变体（SL (F)/SL (R)/SL (G)）均优于基线模型；随着训练样本增加，GID 策略逐渐超越 FID 和 RID，证明 GID 需更多数据学习实体 / 关系的静态映射。

超参数分析： 移除实体映射（w/o. Ent）或关系映射（w/o. Rel）会导致性能下降，其中实体映射对性能影响更大；移除通用学习阶段（w/o. GL）后，零样本场景下 H@1 下降 18.35%，低资源场景下 H@1 下降 1.52%，验证两阶段框架的有效性。

5. 总结

本文提出的 G2S 框架通过两阶段学习解耦了 TKG 中通用模式与场景信息的学习过程：通用学习阶段通过匿名化策略让模型捕捉跨场景的通用时序模式，特定学习阶段通过映射注入场景信息适配具体任务。实验表明，G2S 在标准、零样本、低资源三种设置下均优于基线模型，有效提升了 LLMs 在 TKG 预测任务中的泛化能力。

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