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| 1 |
+
# Automated Semantic Discovery – Prototype
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| 2 |
+
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| 3 |
+

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| 4 |
+

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| 5 |
+

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| 6 |
+
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| 7 |
+
Questo repository contiene un **prototipo di sistema per la scoperta semantica automatica (Automated Semantic Discovery)**, finalizzato alla generazione di **ontologie leggere** e **vocabolari semantici** a partire da **corpora documentali non strutturati**.
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| 8 |
+
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| 9 |
+
Il progetto nasce come **proof-of-concept di ricerca** e implementa una **pipeline neuro-simbolica** che integra:
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| 10 |
+
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| 11 |
+
- la potenza rappresentazionale dei **modelli vettoriali** (*Neuro*);
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| 12 |
+
- regole di **estrazione ed inferenza NLP** (*Symbolic*).
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| 13 |
+
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| 14 |
+
## Obiettivi del prototipo
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| 15 |
+
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| 16 |
+
Il prototipo ha i seguenti obiettivi principali:
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| 17 |
+
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| 18 |
+
- dimostrare la fattibilità di una **pipeline automatizzata di Semantic Knowledge Discovery**;
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| 19 |
+
- ridurre il **knowledge acquisition bottleneck** nella costruzione di grafi di conoscenza;
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| 20 |
+
- validare un **approccio modulare e scalabile** alla scoperta semantica;
|
| 21 |
+
- fornire una **base sperimentale per architetture GraphRAG**.
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| 22 |
+
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| 23 |
+
> Il sistema **non è un prodotto industriale**, ma un **laboratorio sperimentale orientato alla ricerca applicata**.
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| 24 |
+
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| 25 |
+
## Workflow Architetturale
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| 26 |
+
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| 27 |
+
<p align="center">
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| 28 |
+
<img src="docs/workflow.png" alt="Workflow Architetturale della Pipeline Neuro-Simbolica" width="90%">
|
| 29 |
+
</p>
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| 30 |
+
|
| 31 |
+
## Moduli della Pipeline
|
| 32 |
+
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| 33 |
+
La pipeline è organizzata in **moduli indipendenti e sequenziali**.
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| 34 |
+
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| 35 |
+
### 1. Ingestion & Pre-processing
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| 36 |
+
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| 37 |
+
- Caricamento dei documenti testuali.
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| 38 |
+
- Normalizzazione e pulizia del testo.
|
| 39 |
+
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| 40 |
+
### 2. Semantic Chunking (Componente *Neuro*)
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| 41 |
+
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| 42 |
+
- Segmentazione del testo basata su **similarità semantica vettoriale**, non solo sintattica.
|
| 43 |
+
- Utilizzo di **modelli di embedding** per garantire la coerenza tematica dei frammenti.
|
| 44 |
+
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| 45 |
+
### 3. Information Extraction (Componente *Simbolica*)
|
| 46 |
+
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| 47 |
+
- Estrazione di **entità (NER)** e **relazioni** tramite analisi delle dipendenze sintattiche.
|
| 48 |
+
- Produzione di **strutture intermedie** sotto forma di **triple concettuali (Soggetto–Predicato–Oggetto)**.
|
| 49 |
+
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| 50 |
+
### 4. Knowledge Graph Construction
|
| 51 |
+
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| 52 |
+
- Mapping delle triple estratte nel **modello a grafo**.
|
| 53 |
+
- Persistenza su **database a grafo (Neo4j)**.
|
| 54 |
+
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| 55 |
+
## Struttura del repository
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| 56 |
+
|
| 57 |
+
```text
|
| 58 |
+
prototipo/
|
| 59 |
+
│
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| 60 |
+
├── data/
|
| 61 |
+
│ ├── raw/ # Documenti di input grezzi
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| 62 |
+
│ ├── processed/ # Output intermedi (chunk, debug JSON)
|
| 63 |
+
│ └── gold_standard/ # Esempi e dati di riferimento
|
| 64 |
+
│
|
| 65 |
+
├── src/
|
| 66 |
+
│ ├── ingestion/
|
| 67 |
+
│ │ └── semantic_splitter.py
|
| 68 |
+
│ ├── extraction/
|
| 69 |
+
│ │ └── extractor.py
|
| 70 |
+
│ └── graph/
|
| 71 |
+
│ └── graph_builder.py
|
| 72 |
+
│
|
| 73 |
+
├── neo4j/ # Script o Docker Compose per il DB
|
| 74 |
+
├── .env.example # Template per le variabili d'ambiente
|
| 75 |
+
├── requirements.txt
|
| 76 |
+
└── README.md
|
| 77 |
+
```
|
| 78 |
+
|
| 79 |
+
## Tech Stack & Requisiti
|
| 80 |
+
|
| 81 |
+
- **Linguaggio**: Python 3.10+
|
| 82 |
+
- **Database**: Neo4j (Community / Enterprise)
|
| 83 |
+
|
| 84 |
+
### Core Libraries
|
| 85 |
+
|
| 86 |
+
- **Neuro / Vectors**
|
| 87 |
+
`sentence-transformers`, `scikit-learn`
|
| 88 |
+
|
| 89 |
+
- **NLP / Symbolic**
|
| 90 |
+
`spacy`, `nltk`
|
| 91 |
+
|
| 92 |
+
- **Data & Graph**
|
| 93 |
+
`pandas`, `neo4j-driver`
|
| 94 |
+
|
| 95 |
+
> Le dipendenze complete sono elencate in `requirements.txt`.
|
| 96 |
+
|
| 97 |
+
## Configurazione
|
| 98 |
+
|
| 99 |
+
Creare un file `.env` nella root del progetto:
|
| 100 |
+
|
| 101 |
+
```env
|
| 102 |
+
NEO4J_URI=bolt://localhost:7687
|
| 103 |
+
NEO4J_USER=neo4j
|
| 104 |
+
NEO4J_PASSWORD=la_tua_password_locale
|
| 105 |
+
```
|
| 106 |
+
|
| 107 |
+
**Nota**: assicurarsi che il file `.env` sia incluso nel `.gitignore`.
|
| 108 |
+
|
| 109 |
+
## Installazione
|
| 110 |
+
|
| 111 |
+
```bash
|
| 112 |
+
git clone https://github.com/<username>/<repository>.git
|
| 113 |
+
cd prototipo
|
| 114 |
+
|
| 115 |
+
python -m venv venv
|
| 116 |
+
source venv/bin/activate # Linux / macOS
|
| 117 |
+
# venv\\Scripts\activate # Windows
|
| 118 |
+
|
| 119 |
+
pip install -r requirements.txt
|
| 120 |
+
```
|
| 121 |
+
|
| 122 |
+
## Utilizzo del prototipo
|
| 123 |
+
|
| 124 |
+
### 1. Inserimento dei documenti
|
| 125 |
+
|
| 126 |
+
Copiare i documenti in `data/raw/`.
|
| 127 |
+
|
| 128 |
+
### 2. Segmentazione semantica
|
| 129 |
+
|
| 130 |
+
```bash
|
| 131 |
+
python src/ingestion/semantic_splitter.py
|
| 132 |
+
```
|
| 133 |
+
|
| 134 |
+
### 3. Estrazione di entità e relazioni
|
| 135 |
+
|
| 136 |
+
```bash
|
| 137 |
+
python src/extraction/extractor.py
|
| 138 |
+
```
|
| 139 |
+
|
| 140 |
+
### 4. Costruzione del Knowledge Graph
|
| 141 |
+
|
| 142 |
+
```bash
|
| 143 |
+
python src/graph/graph_builder.py
|
| 144 |
+
```
|
| 145 |
+
|
| 146 |
+
## Output
|
| 147 |
+
|
| 148 |
+
Il sistema produce:
|
| 149 |
+
|
| 150 |
+
- file JSON intermedi per il tracciamento e il debug della pipeline;
|
| 151 |
+
- dati strutturati utilizzabili per validazione manuale o semi-automatica;
|
| 152 |
+
- un Knowledge Graph persistente su Neo4j, interrogabile tramite Cypher.
|
| 153 |
+
|
| 154 |
+
## Risultati e Validazione Visiva
|
| 155 |
+
|
| 156 |
+
Questa sezione mostra alcuni output significativi del prototipo,
|
| 157 |
+
utilizzati per la validazione qualitativa della pipeline di scoperta semantica.
|
| 158 |
+
|
| 159 |
+
### Validazione delle estrazioni
|
| 160 |
+
|
| 161 |
+
<p align="center">
|
| 162 |
+
<img src="docs/validation.png" alt="Validazione delle entità estratte" width="90%">
|
| 163 |
+
</p>
|
| 164 |
+
|
| 165 |
+
Lo screenshot mostra esempi di entità e relazioni estratte a partire dai chunk semantici,
|
| 166 |
+
utilizzati per verificare la correttezza e la coerenza delle triple generate.
|
| 167 |
+
|
| 168 |
+
### Visualizzazione del Knowledge Graph
|
| 169 |
+
|
| 170 |
+
<p align="center">
|
| 171 |
+
<img src="docs/graph.png" alt="Grafo risultante su Neo4j" width="90%">
|
| 172 |
+
</p>
|
| 173 |
+
|
| 174 |
+
Il grafo risultante è persistito su Neo4j ed esplorabile tramite Neo4j Browser,
|
| 175 |
+
consentendo l’analisi interattiva delle entità e delle relazioni scoperte.
|
| 176 |
+
|
| 177 |
+
## Limiti noti
|
| 178 |
+
|
| 179 |
+
- **Scalabilità**: prototipo non ottimizzato per ingestione massiva.
|
| 180 |
+
- **Reasoning**: regole simboliche basate su euristiche, dominio-dipendenti.
|
| 181 |
+
- **LLM**: uso intenzionalmente limitato per privilegiare determinismo e spiegabilità.
|
| 182 |
+
|
| 183 |
+
## Possibili estensioni future
|
| 184 |
+
|
| 185 |
+
- Integrazione LLM / GraphRAG
|
| 186 |
+
- Supporto RDF / OWL / SHACL
|
| 187 |
+
- Dockerizzazione
|
| 188 |
+
|
| 189 |
+
## Riferimenti
|
| 190 |
+
|
| 191 |
+
**Automated Semantic Discovery – Generazione Neuro-Simbolica di Ontologie Leggere e Vocabolari Semantici**
|
| 192 |
+
Gaetano Parente, Dicembre 2025
|
| 193 |
+
|
| 194 |
+
## Autore
|
| 195 |
+
|
| 196 |
+
**Gaetano Parente**
|
| 197 |
+
Activa Digital – NextGenTech
|