ms-ai-architect/skills/ms-ai-engineering/references/rag-architecture/graphrag-knowledge-graphs.md

# GraphRAG - Knowledge Graphs and Relationship Extraction

**Last updated:** 2026-06-19 | Verified: MCP 2026-06-19
**Status:** Preview
**Category:** RAG Architecture & Semantic Search

---

## Introduksjon

GraphRAG representerer en fundamental utvidelse av tradisjonell Retrieval-Augmented Generation (RAG) ved å innføre knowledge graphs som strukturert grunnlag for kontekstrikere søk og resonnering. Der klassisk RAG baserer seg på vector similarity for å finne relevante dokumentchunks, utnytter GraphRAG eksplisitte entitets- og relasjonsforbindelser for å svare på spørsmål som krever forståelse av hierarkier, avhengigheter og komplekse sammenhenger.

GraphRAG kombinerer tre komplementære retrieval-strategier: tradisjonell database-RAG for fakta-lookup, vector search for semantisk likhet, og graph traversal for relasjonelle spørsmål. Dette hybridsystemet, ofte kalt **OmniRAG**, velger dynamisk den mest hensiktsmessige søkemetoden basert på brukerens spørsmålstype. For eksempel vil spørsmål om "hvem rapporterer til hvem" utløse graph traversal, mens "finn lignende dokumenter" bruker vector search.

I Microsoft-økosystemet implementeres GraphRAG primært via **CosmosAIGraph** — en løsning som utnytter Azure Cosmos DB sine skalerbare capabilities for både dokument-, vektor- og graph-databaser. Ved å kombinere disse i én plattform, muliggjør CosmosAIGraph sofistikerte datamodeller for use cases som anbefalingssystemer, supply chain-analyse, fraud detection og organisasjonshierarkier.

---

## Kjernekomponenter

GraphRAG-systemet består av flere integrerte lag som sammen muliggjør relasjonell søking og resonnering:

| Komponent | Beskrivelse | Microsoft-teknologi |
|-----------|-------------|---------------------|
| **Entity Extraction** | Identifiserer og trekker ut navngitte entiteter (personer, organisasjoner, lokasjoner) fra tekst | Azure AI Language Service (NER v3), GenAI Prompt skill |
| **Relationship Graphs** | Representerer entiteter som nodes og relasjoner som edges i en graph-struktur | Azure Cosmos DB (graph API), Microsoft Fabric Graph (Labeled Property Graph — LPG model, Public Preview), Kusto Query Language (KQL) graph semantics |
| **Graph Indexing** | Lagrer og indekserer graph-strukturen for effektiv traversal og søk | Azure Cosmos DB indexing, Azure AI Search (hybrid indexing) |
| **Traversal Queries** | Søkemekanismer for å navigere graph-strukturen (pattern matching, shortest path, neighborhood search) | KQL `graph-match`, `graph-shortest-paths`, Labeled Property Graphs (LPG) |
| **Entity Linking** | Forbinder ekstraherte entiteter med eksisterende knowledge bases (f.eks. Wikipedia) for normalisering og anrikning | Azure AI Language Entity Linking skill |
| **Vector Integration** | Kombinerer graph traversal med vector embeddings for hybrid retrieval | Azure AI Search (hybrid queries), Azure OpenAI Embedding skill |

### Entity Extraction og Enrichment

Entity extraction-prosessen transformerer ustrukturert tekst til strukturerte entitets-objekter med metadata:

- **Built-in skills**: Entity Recognition (v3) fra Azure AI Search extraherer 14 kategorier (Person, Organization, Location, Quantity, DateTime, URL, Email)
- **Custom extraction**: GenAI Prompt skill tillater few-shot learning for domene-spesifikke entiteter
- **Entity normalization**: Wikipedia IDs, Bing IDs og confidence scores legges til for datakvalitet

### Graph Database Modeller

> **Microsoft Fabric Graph (Preview):** Fabric Graph bruker Labeled Property Graph (LPG)-modellen for rask traversal og analytics. RDF-formatet støttes ikke. LPG egner seg for enterprise analytics og fraud detection der semantisk web-integrasjon ikke er nødvendig.

Microsoft Fabric og Azure støtter **Labeled Property Graphs (LPG)** som standard graph-modell:

- **Nodes (entiteter)**: Har labels (typer), properties (attributter) og unique IDs
- **Edges (relasjoner)**: Har types (f.eks. "knows", "depends_on"), properties (weights, timestamps) og retning
- **Schema flexibility**: Kan utvikles uten rigide schema constraints (men i Fabric Graph krever schema-endringer per 2026 at man oppretter en ny graph model og laster data på nytt)
- **RDF ikke støttet**: Resource Description Framework (RDF) er ikke støttet i Microsoft Fabric per 2026

---

## Arkitekturmønstre

### 1. Local vs. Global GraphRAG

| Mønster | Beskrivelse | Bruksområde | Fordeler | Ulemper |
|---------|-------------|-------------|----------|---------|
| **Local GraphRAG** | Traverserer graph fra query-relevante nodes (1-3 hops) | Q&A om spesifikke entiteter ("Hvem jobbet sammen med Person A?") | Rask, presis, lav compute-kostnad | Mister global kontekst, begrensede inferenser |
| **Global GraphRAG** | Bygger community-struktur og summaries over hele graph | Strategiske spørsmål ("Hvilke temaer dominerer dette dokumentsettet?") | Holistisk forståelse, oppdager skjulte mønstre | Compute-intensiv, høy latency, krever pre-processing |

**Best practice**: Bruk local GraphRAG for runtime queries, global GraphRAG for batch-analyse og insight-generering.

### 2. Hybrid Vector + Graph Retrieval

Kombinerer vector similarity search med graph traversal for maksimal kontekst-relevans:

```
1. Vector search → finn top-N semantisk relevante chunks
2. Entity extraction → identifiser entiteter i chunks
3. Graph traversal → ekspander med relaterte entiteter (1-2 hops)
4. Re-ranking → kombiner vector scores og graph proximity
5. Context assembly → samle anriket kontekst for LLM-prompt
```

**Fordeler**: Balanserer semantic similarity med autoritative relasjoner, reduserer hallucinations.
**Ulemper**: Høyere latency, krever orchestration-logikk (f.eks. Microsoft Agent Framework).

### 3. Entity-Centric Retrieval

Spesielt effektivt for domener med mange-til-mange relasjoner (supply chains, org charts, knowledge bases):

- **Pattern**: Query → entity lookup → relationship expansion → document retrieval
- **Eksempel**: "Finn alle avhengigheter for produkt X" → hent product node → travers "depends_on" edges → returner relaterte produkter
- **Microsoft-implementasjon**: CosmosAIGraph med OmniRAG dynamic routing

---

## Beslutningsveiledning

### Når bruke GraphRAG?

| Scenario | Anbefaling | Alternativ |
|----------|------------|-----------|
| Spørsmål om relasjoner, hierarkier, avhengigheter | ✅ **GraphRAG** (graph traversal) | Vector RAG (vil feile på relasjonelle inferenser) |
| Spørsmål om "hvem", "hva", "hvor" (fakta) | Database RAG | GraphRAG (overkill) |
| Semantisk likhetssøk ("finn lignende") | Vector RAG | GraphRAG (unødvendig kompleksitet) |
| Ukjent query-type (varierende brukerformål) | **OmniRAG** (dynamisk routing) | Single-mode RAG (suboptimalt) |
| Eksplorative spørsmål ("vis sammenhenger") | Global GraphRAG | Local/vector RAG (for snevert) |

### Vanlige feil

| Feil | Konsekvens | Løsning |
|------|------------|---------|
| Bruker GraphRAG for alle queries | Unødvendig høy latency og kostnad | Implementer OmniRAG-routing basert på query classification |
| Ingen entity normalization | Duplikate nodes ("Microsoft" vs. "Microsoft Corp") | Bruk Entity Linking skill + canonical ID-mapping |
| For dype traversals (5+ hops) | Eksplosjonsartet resultatmengde, timeout | Begrens til 1-3 hops, bruk shortest-path algorithms |
| Ignorerer vector component i hybrid mode | Mister semantisk kontekst | Alltid kombiner graph + vector for best recall |
| Mangelfull graph indexing | Treg traversal-performance | Bruk Azure Cosmos DB indexing policies, pre-compute communities |

### Røde flagg

- 🚩 **Persondata i graph nodes**: GDPR-risiko hvis PII lagres uten anonymisering
- 🚩 **Ingen confidence thresholds**: Lav-kvalitet entity extraction forurenser graph
- 🚩 **Statisk graph model**: Manglende evne til å håndtere nye entitetstyper
- 🚩 **Single graph instance**: Ingen fallback hvis graph queries feiler

---

## Integrasjon med Microsoft-stakken

### Azure Cosmos DB for GraphRAG

**CosmosAIGraph** ([aka.ms/cosmosaigraph](https://aka.ms/cosmosaigraph)) er Microsofts native GraphRAG-løsning:

- **Multi-model database**: Document, vector og graph i samme container
- **OmniRAG-orchestration**: Automatisk routing basert på query intent
- **Skalering**: Global distribution, RU-based throughput (handles massive graphs)
- **API**: Gremlin API (graph traversal), SQL API (document queries)

### Azure AI Search

- **Hybrid indexing**: Lagrer både vectors og graph-metadata (entity IDs, relationship types)
- **Enrichment pipeline**: Entity Recognition skill + custom skills for graph-population
- **Reranking**: Semantic ranking kombinert med graph proximity scores
- **Knowledge base API**: Preview-feature for agentic retrieval (includes graph-aware context assembly)

### Azure OpenAI

- **Embedding models**: `text-embedding-3-large` for vector component av hybrid GraphRAG
- **Prompt engineering**: GenAI Prompt skill for few-shot entity extraction
- **Reasoning over graphs**: GPT-4 og Opus for complex graph reasoning (path explanations, multi-hop inferenser)

### Microsoft Agent Framework

- **Orchestration**: Koordinerer database → graph → vector → LLM pipelines
- **Agent tools**: Graph query tools (Gremlin, KQL) som agent capabilities
- **Streaming**: Inkrementell graph traversal for low-latency agent responses

### Kusto Query Language (KQL) Graph Semantics

Microsoft Fabric og Azure Data Explorer støtter KQL graph operators:

- **`make-graph`**: Konstruerer graph fra tabular data (node/edge tables)
- **`graph-match`**: Pattern matching (f.eks. "MATCH (Person)-[:knows]->(Friend)")
- **`graph-shortest-paths`**: Finn korteste sti mellom nodes
- **`graph-to-table`**: Konverter graph-resultater til tabeller for videre analyse

---

## Offentlig sektor (Norge)

### GDPR og knowledge graphs

GraphRAG introduserer spesifikke personvernrisiki i offentlig sektor:

| Risiko | GDPR-artikkel | Tiltak |
|--------|---------------|--------|
| **PII i entity nodes** | Art. 5 (data minimization) | Anonymiser personnavn, bruk pseudonymiserte IDs |
| **Relasjonsgraphs som profilering** | Art. 22 (automated decisions) | Eksplisitt consent for graph-baserte anbefalinger |
| **Persistent graph storage** | Art. 17 (right to erasure) | Implementer node/edge deletion workflows |
| **Cross-border graph traversal** | Art. 44 (international transfers) | Bruk Azure Norway regions, regional graph partitions |

### Compliance-krav

- **Schrems II**: GraphRAG-data i Azure Norway (oslo-region) oppfyller EU data residency
- **Arkivloven**: Graph snapshots må inkluderes i dokumentasjonssystemer (OEP-format krever flattening)
- **Sikkerhetsloven**: Graph-relasjoner klassifiseres som "indirekte identifikatorer" (kryptér edges med sensitive relasjoner)

### Anbefalt pattern for offentlig sektor

```
1. Dokument-ingest → entity extraction (anonymisert) → graph population
2. PII-nodes lagres i separate encrypted containers (ikke i graph)
3. Graph-relasjoner bruker role-based IDs ("Leder-1234" vs. "Navn Navnesen")
4. Query-logging for auditability (hvem traverserte hvilke relasjoner?)
5. Automatic retention policies (delete old graph data per arkivplan)
```

---

## Kostnad og lisensiering

### Azure Cosmos DB Pricing (GraphRAG-spesifikt)

| Komponent | Enhet | Pris (NOK, ca.) | Optimalisering |
|-----------|-------|-----------------|----------------|
| **Graph storage** | 1 GB/måned | ~12 NOK | Partition graphs per domain, archive old communities |
| **Read/write RUs** | 100 RU/s provisioned | ~500 NOK/måned | Use serverless for sporadic queries, autoscaling for variable load |
| **Graph traversal** | Per query complexity (RUs) | Variabel (5-100 RU per traversal) | Cache frequent paths, limit hop depth |
| **Global distribution** | Per region replica | +100% storage cost | Use single-region for dev/test |

**TCO-eksempel** (medium-sized graph):
- 100 GB graph data
- 10,000 queries/dag (mix av local/global)
- Provisioned 1000 RU/s
- **Månedlig kostnad**: ~8,000 NOK

### Azure AI Search for Hybrid GraphRAG

- **Indexing**: Entity extraction via built-in skills (~2-5 NOK per 1000 documents)
- **Hybrid queries**: Vector + metadata filtering (inkludert i query cost, ingen ekstra)
- **Semantic ranking**: +100 NOK/måned (1000 queries/month tier)

### Optimaliseringstips

1. **Pre-compute global graph summaries** (kjør batch jobs nattetid, cache results)
2. **Partition graphs by tenant/department** (reduser traversal scope, isoler cost per user)
3. **Use materialized views** (lagre frequently-queried subgraphs som denormalized tables)
4. **Tiered retrieval**: Start med cheap vector search, eskalér til graph kun hvis nødvendig
5. **Monitor RU consumption**: Set alerts på >80% RU usage, auto-scale eller optimize queries

---

## For arkitekten (Cosmo)

### Spørsmål å stille kunden

1. **Hvilke typer spørsmål skal systemet besvare?**
   → Avgjør om local, global eller hybrid GraphRAG trengs

2. **Finnes det etablerte ontologies/taxonomier i domenet?**
   → Kan gjenbruke eksisterende entity types vs. bygge fra scratch

3. **Hvor mange entiteter og relasjoner forventes?**
   → Dimensjonerer Cosmos DB RUs, vurderer partitioning-strategi

4. **Hvor dynamisk er dataen? (Hvor ofte endres relasjoner?)**
   → Statiske graphs kan pre-kompileres, dynamiske krever real-time indexing

5. **Finnes det persondata i entitetene?**
   → GDPR-vurdering, pseudonymisering, consent-flows

6. **Hva er latency-kravene for queries?**
   → <500ms: bruk pre-computed paths; <2s: local traversal; >2s: global ok

7. **Skal brukere kunne visualisere graphen?**
   → Krever frontend integration (f.eks. vis.js, D3.js) + export API

8. **Hvilke downstream-systemer skal konsumere graph-innsikter?**
   → API design, batch export vs. streaming updates

### Fallgruver

| Fallgruve | Hvorfor det skjer | Hvordan unngå |
|-----------|-------------------|---------------|
| **Graph blir for stor til å travers** | Ukontrollert vekst (ingen arkivering) | Implementer retention policies, partition per time period |
| **Entity extraction av lav kvalitet** | Default NER-modeller ikke trent på domene | Fine-tune custom models, bruk GenAI Prompt skill med examples |
| **Ingen fail-over fra graph til vector** | Hard dependency på graph availability | Implementer OmniRAG-fallback: graph timeout → vector search |
| **Query performance degrades over tid** | Index fragmentation, ingen maintenance | Schedule index rebuilds, monitor query latencies |
| **Brukere forventer real-time graph updates** | Batch-basert indexing pipeline | Set forventninger (eventual consistency), eller bruk streaming ingestion |

### Anbefalinger per modenhetsnivå

| Nivå | Startpunkt | Neste steg |
|------|------------|-----------|
| **Eksplorerende** (ingen RAG i prod) | Pilot med CosmosAIGraph demo dataset | Evaluer query patterns, beslut local vs. global |
| **Etablert RAG** (vector search i prod) | Legg til entity extraction i existing pipeline | A/B-test hybrid vs. vector-only retrieval |
| **Modenhet** (multi-modal RAG) | Implementer OmniRAG routing | Optimize cost med query classification + tiered retrieval |
| **Avansert** (custom graph reasoning) | Tren fine-tuned entity linker på domene-data | Build custom graph reasoning agents (multi-hop, counterfactual queries) |

---

## Kilder og verifisering

### Microsoft Learn-kilder (fra MCP-research)

| Seksjon | URL | Konfidensnivå |
|---------|-----|---------------|
| CosmosAIGraph arkitektur | https://learn.microsoft.com/en-us/azure/cosmos-db/gen-ai/cosmos-ai-graph | ✅ Verified (2026-06-19) |
| Graph semantics i KQL | https://learn.microsoft.com/en-us/kusto/query/graph-semantics-overview | ✅ Verified (2026-02) |
| Entity Recognition skill (v3) | https://learn.microsoft.com/en-us/azure/search/cognitive-search-skill-entity-recognition-v3 | ✅ Verified (2026-02) |
| Azure AI Search transparency note | https://learn.microsoft.com/en-us/azure/foundry/responsible-ai/search/transparency-note | ✅ Verified (2026-02) |
| RAG solution design guide | https://learn.microsoft.com/en-us/azure/architecture/ai-ml/guide/rag/rag-solution-design-and-evaluation-guide | ✅ Verified (2026-02) |
| Labeled Property Graphs (LPG) | https://learn.microsoft.com/en-us/fabric/graph/graph-data-models | ✅ Verified (2026-06-19) |

### Konfidens per seksjon

- **Introduksjon**: ✅ Verified (direkte fra Cosmos DB docs)
- **Kjernekomponenter**: ✅ Verified (Azure AI Search + Cosmos DB capabilities)
- **Arkitekturmønstre**: ⚠️ Baseline (inferert fra best practices, ikke eksplisitt dokumentert)
- **Beslutningsveiledning**: ⚠️ Baseline (syntetisert fra multiple sources)
- **Microsoft-integrasjon**: ✅ Verified (official API docs)
- **Offentlig sektor**: ⚠️ Baseline (GDPR-prinsipper applisert på GraphRAG-kontekst)
- **Kostnad**: ⚠️ Baseline (Cosmos DB pricing, estimater fra modell-kunnskap)

### Notater

- CosmosAIGraph er en GitHub-basert løsning (preview), ikke en fullt integrert Azure-tjeneste per februar 2026
- Global GraphRAG-konseptet er inspirert av research (ikke eksplisitt Microsoft-terminologi)
- NOK-priser er omregnet fra USD med kurs 10.5 (verifiser mot aktuelle priser)

---

**For Cosmo Skyberg:** Dette dokumentet skal brukes for å vurdere om GraphRAG-patterns er hensiktsmessige for kundens use case. Prioriter alltid spørsmålet: "Trenger vi faktisk graph traversal, eller holder vector search?" — kompleksitet skal forsvares med klare fordeler. Ved tvil, start med hybrid approach (vector + metadata) før full graph commitment.