本工作核心作者為湯子瑞（上海交通大學(xué)）、牛博宇（上海交通大學(xué)）。合作者為李帛修、周煒、王健楠、李國良、張心怡、吳帆。通訊作者為上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院博士生導(dǎo)師周煊赫。團(tuán)隊(duì)長期從事人工智能與數(shù)據(jù)交叉研究。

半結(jié)構(gòu)化表格是我們?nèi)粘９ぷ髦谐Ｒ姷?“攔路虎”—— 布局五花八門、結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，讓自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理變得異常困難。

面對這樣的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的表格處理工具往往力不從心。研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的大模型以及表格理解領(lǐng)域模型在NL2SQL/ 結(jié)構(gòu)化表格已經(jīng)有了較好的效果（準(zhǔn)確率超 80%），但是在那些諸如金融報(bào)表、庫存表、企業(yè)管理表等具有合并單元格、嵌套表格、層次結(jié)構(gòu)等特征的復(fù)雜半結(jié)構(gòu)化表格上表現(xiàn)明顯退化。

為了解決這一痛點(diǎn)，來自上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院、西蒙菲莎大學(xué)、清華大學(xué)、中國人民大學(xué)的合作團(tuán)隊(duì)，帶來基于樹形框架的智能表格問答系統(tǒng)（ST-Raptor），其不僅能精準(zhǔn)捕捉表格中的復(fù)雜布局，還能自動(dòng)生成表格操作指令，并一步步執(zhí)行這些操作流程，最終準(zhǔn)確回答用戶提出的問題 —— 就像給 Excel 裝上了一個(gè)會(huì)思考的 “AI 大腦”。

目前，該論文已被數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域國際頂尖學(xué)術(shù)會(huì)議ACM SIGMOD2026 接收。

論文標(biāo)題：ST-Raptor: LLM-Powered Semi-Structured Table Question Answering論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2508.18190項(xiàng)目倉庫：https://github.com/weAIDB/ST-Raptor

該項(xiàng)目發(fā)布后得到廣泛關(guān)注與轉(zhuǎn)發(fā)：

現(xiàn)有的 NL2SQL 方法需要將半結(jié)構(gòu)化表格轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化表格處理，這通常會(huì)導(dǎo)致大量的信息丟失。此外，現(xiàn)有的 NL2Code 和多模態(tài) LLM 問答都無法準(zhǔn)確捕捉半結(jié)構(gòu)化表格獨(dú)特的信息組織方法，因此無法準(zhǔn)確回答相應(yīng)的問題。下圖展示了一些基線方法在半結(jié)構(gòu)化表格問答上的表現(xiàn)。在總共 100 個(gè)問題的回答中，大模型的錯(cuò)誤率均較高，且其在涉及到表格結(jié)構(gòu)理解，數(shù)據(jù)獲取，問題推理三方面表現(xiàn)均不佳。

準(zhǔn)確率低的原因主要由于以下幾點(diǎn)：（1）半結(jié)構(gòu)化表格結(jié)構(gòu)個(gè)性化程度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣且隱含了部分語義信息，大模型難以捕捉到布局的微妙之處。（2）在進(jìn)行表格數(shù)據(jù)檢索時(shí)，模型容易產(chǎn)生幻覺，造成失真。（3）模型對問題的理解能力不足，不能從表格里獲取解決問題需要的信息。

HO-Tree

創(chuàng)新性的半結(jié)構(gòu)化表格表示方案

為了定制解決半結(jié)構(gòu)化表格信息的復(fù)雜分布問題，本文提出了層次正交樹（HO-Tree）這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。HO-Tree 由Meta Tree（MTree）和 Body Tree（BTree）嵌套組合形成，其中 MTree 代表了表頭中的元數(shù)據(jù)，BTree 代表了表內(nèi)容中的信息數(shù)據(jù)。

上圖展示了構(gòu)建 HO-Tree 的基本步驟。對于一個(gè) excel 表格，首先將表內(nèi)容轉(zhuǎn)化為 HTML 格式并渲染，接著用 VLM 提取圖片中的表頭信息，在對齊后得到元信息組。接著，根據(jù)得到的元信息將表格進(jìn)行分層級的區(qū)域劃分，最后根據(jù)這一層級得到 HO-Tree。通過這一步驟，半結(jié)構(gòu)化表格被轉(zhuǎn)化為了計(jì)算機(jī)易于操作的數(shù)據(jù)形式，為后續(xù)處理提供了便利。

樹上操作與流程設(shè)計(jì)

精準(zhǔn)回答問題的 “手術(shù)刀”

在建構(gòu)好 HO-Tree 之后，本文繼續(xù)設(shè)計(jì)了一套在樹上進(jìn)行檢索的操作，通過迭代地使用這些操作，LLM 可以按步驟分析表格，最終獲取信息回答問題。這些操作可以分為以下四類：

數(shù)據(jù)獲取操作：可以獲取樹上子節(jié)點(diǎn)，父節(jié)點(diǎn)等信息，遞歸地進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取操作可以有效去除冗余信息，得到回答問題所必要的信息。數(shù)據(jù)處理操作：根據(jù)問題需要的形式，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（如求和，計(jì)數(shù)，按條件篩選等）。對齊操作：將過程中的信息和表格內(nèi)容進(jìn)行對齊，增強(qiáng)檢索時(shí)的健壯性。推理操作：將獲取的最終答案和問題進(jìn)行對齊，得到滿足格式要求的最終答案輸出。

這些操作可以幫助 LLM 以直觀的方法獲取數(shù)據(jù)，分析表格，并且以可信的方式得到最終答案。結(jié)合這些操作，可以搭建一套流水線回答問題。如下圖例子所示，在得到問題后，ST-Raptor 將其拆解為三個(gè)子問題，通過預(yù)定義的樹上操作進(jìn)行搜索，處理，最后經(jīng)過推理得到答案。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

現(xiàn)有的表格數(shù)據(jù)集大多以結(jié)構(gòu)化為主，一些半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集也都并不涉及復(fù)雜嵌套關(guān)系，和真實(shí)情境不符。因此，本文構(gòu)建了一個(gè)半結(jié)構(gòu)化表格數(shù)據(jù)集 SSTQA，共有 102 張復(fù)雜的真實(shí)情境表格和 764 個(gè)針對這些表格的問題，總共包含了 19 個(gè)代表性的真實(shí)場景。如下圖所示，在 SSTQA 上，ST-Raptor 相較其余方法而言，取得了很高的準(zhǔn)確率提升，尤其是在結(jié)構(gòu)復(fù)雜困難的表格上遠(yuǎn)超其余方法。

在其余兩個(gè)半結(jié)構(gòu)化表格問題數(shù)據(jù)集 WikiTQ 和 TempTabQA 上的測試結(jié)果如下表所示，ST-Raptor 準(zhǔn)確率位于榜首，展現(xiàn)出了優(yōu)秀的泛化能力。

綜上所述，ST-Raptor 提供了一套行之有效的半結(jié)構(gòu)化表格問答解決方案，為現(xiàn)實(shí)生活中的半結(jié)構(gòu)化表格自動(dòng)化處理提供了新思路。通過掛載 ST-Raptor，LLM 可以增加對半結(jié)構(gòu)化表格的理解能力和分析能力，提升表格問答的準(zhǔn)確性。在未來，可以優(yōu)化 HO-Tree 的表示和創(chuàng)建，使其囊括更多復(fù)雜表格；同時(shí)可以定制更多樹上操作，使問題回答更流暢便捷。

ST-Raptor 立足于表格結(jié)構(gòu)解析這一核心挑戰(zhàn)，有效彌補(bǔ)了大語言模型在處理二維表格結(jié)構(gòu)時(shí)的能力短板，能夠直接支持包括 Excel 在內(nèi)的多種復(fù)雜半結(jié)構(gòu)化表格輸入。盡管如此，現(xiàn)實(shí)場景中的半結(jié)構(gòu)化表格仍普遍存在格式不規(guī)范、布局多樣、語義歧義以及跨表關(guān)聯(lián)等復(fù)雜問題，值得在模型架構(gòu)、語義理解與泛化能力等方面展開長期而深入的探索。