自然语言处理基础

自然语言处理：让计算机读懂人所写好的这些文本，能够像人一样进行交互。

自然语言处理的任务和应用

任务：

词性标注 part of speech tagging

动词，名词，形容词？

命名实体的识别 named entity recognition

地名？ 姓？时间？

共指消解 Co-reference

代词指示的是哪个？

依赖关系识别 Basic dependencies

主谓宾？

中文：自动分词

应用：

Machine Reading：自动的阅读文本内容，然后挖掘出一些相关的结构化知识

例如浏览器知识图谱

Personal Assistant

例如虚拟助手，小米的智能管家

Machine translation 机器翻译

Sentiment Analysis and Opinion Mining 情感分析和意见挖掘

Computational Social Science 与社会科学进行交叉

词的表示：

核心目的：让机器理解词的意思
1.计算单词相似度 （例如：月亮和太阳；游泳和走路 关系相当 ）
2.计算单词之间的关系（例如 中国-北京 和 日本-东京 关系相当）

方法：

1.用一些系列相关的词来表示，

例如：（近义词、反义词）good：+ benecifal -bad ; (从属关系，上位词)：东北虎属于猫科虎类……
问题：
1.词之间会有差异，例如good和benefit并不完全一样；
2.错过单词的新含义 ；例如：apple 原先是水果 ，现在又是IT 公司
3. 主观性问题；
4. 数据吸收问题；
5. 需要大量的人工进行标注

one-hot representation

把一个词表示为一个独立的符号
建立一个和词表长度一样的向量，一个单词只在某一维（固定）上值为1 ，其余维都为0；
可以用来计算文档的相似度。

问题：词和词之间的向量都正交，无法表示之间的关系。
例如：月亮moon和太阳sun moon=[1,0] sun=[0,1] 相互正交

represent Word by context

根据上下文，判断单词语义。（解决one-hot蒸饺问题）

例如：单词stars 可以用频繁出现的单词（ shining bright trees dark look ）的出现频率 来表示 从而得到关于每一个词的一个稠密向量。从而使用这个稠密向量计算出两个词之间的相似度

问题：1,词表增大的话，存储的需求就会增大。

Word embedding

针对上面的问题我们提出改进。
常用模型：word2vec（后期介绍 ）

语言模型language model

目的：根据当前已有单词预测下一个单词。
主要完成两个工作 ：1.一个序列的词成为一句话的概率是多少（比如：饭吃我 不大可能成为一句话，但我吃饭却又很大可能）2.根据前面的话预测下一个单词。
基础假设：后面词出现的概率只取决于前面出现的单词

n-gram model

举个例子：4-gram #p（w/ too late to） too late to 后面接w 的概率 #count（a）a出现的次数
p（w/ too late to）=count（ too late to w）/count（ too late to） 只考虑前面的三个单词，不会考虑更前面的单词
在大数据中也只需要计算出每个序列出现的频度，从而估算频率
遵循马尔科夫假设。
问题：1.做统计的时候上下文其实都是基于符号来做统计的，n越大，存储的信息也就越大，所以一般都是使用2-gram，3-gram，但这样无法充分考虑上下文之间的关系 2. 基于符号做统计，和one-hot一样，认为词之间相互独立的，无法考虑到单词，句子的相似度。

neural language model

例如 ：never too late to leran 这句话，考虑to 出现的概率，我们可以将前面的三个词（never too late ）分别用一个低纬的向量来表示，再讲这些向量拼在一起，形成一个更高的上下文向量经过非线性的转换预测下一个向量（单词）是什么。