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國(guó)內(nèi)自然語(yǔ)言處理研究熱點(diǎn)分析_自然語(yǔ)言處理分析層算法

發(fā)布時(shí)間:2020-03-10 來(lái)源: 幽默笑話 點(diǎn)擊:

  [摘要]在確定國(guó)內(nèi)自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域使用頻率最高的61個(gè)關(guān)鍵詞的基礎(chǔ)上,運(yùn)用共詞分析法,以SPSS軟件為工具,通過(guò)因子分析和聚類(lèi)分析的方法,井借鑒相關(guān)研究結(jié)果,探討國(guó)內(nèi)自然語(yǔ)言處理研究現(xiàn)狀及研究熱點(diǎn)。
  [關(guān)鍵詞]自然語(yǔ)言處理 共詞分析法 聚類(lèi)分析 因子分析
  [分類(lèi)號(hào)]G350
  
   1 引言
  
  最早的自然語(yǔ)言處理方面的研究工作是機(jī)器翻譯。1949年,美國(guó)人威弗首先提出了機(jī)器翻譯設(shè)計(jì)方案。從20世紀(jì)40年代算起,自然語(yǔ)言處理的研究已經(jīng)有印多年的歷史了,隨著信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái),它已經(jīng)成為了現(xiàn)代語(yǔ)言學(xué)中一個(gè)頗為引人注目的學(xué)科。美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家Bill Manaris(馬納利斯)在1999年出版的《計(jì)算機(jī)進(jìn)展》(Advances in Computers)第47卷的《從人一機(jī)交互的角度看自然語(yǔ)言處理》一文中,曾經(jīng)給自然語(yǔ)言處理提出了如下的定義:
  “自然語(yǔ)言處理可以定義為研究在人與人交際中以及在人與計(jì)算機(jī)交際中的語(yǔ)言問(wèn)題的一門(mén)學(xué)科。自然語(yǔ)言處理要研制表示語(yǔ)言能力(Linguistic Compe-tence)和語(yǔ)言應(yīng)用(Linguistic Performance)的模型,建立計(jì)算框架來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的語(yǔ)言模型,提出相應(yīng)的方法來(lái)不斷地完善這樣的語(yǔ)言模型,根據(jù)這樣的語(yǔ)言模型設(shè)計(jì)各種實(shí)用系統(tǒng),并探討這些實(shí)用系統(tǒng)的評(píng)測(cè)技術(shù)”。
  這個(gè)定義比較全面地說(shuō)明了自然語(yǔ)言處理的性質(zhì)和學(xué)科定位,國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)同這個(gè)定義。
  在自然語(yǔ)言處理研究發(fā)展的60多年間,國(guó)外該領(lǐng)域經(jīng)歷了萌芽期、發(fā)展期和繁榮期三個(gè)時(shí)期,并取得了豐富的研究成果。相比之下,國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域較為系統(tǒng)的研究成果則為數(shù)不多,主要是由于早期受到漢語(yǔ)信息處理一些預(yù)處理技術(shù)的制約(如漢字編碼、漢語(yǔ)分詞等),到真正開(kāi)始漢語(yǔ)自然語(yǔ)言理解研究時(shí),已經(jīng)比國(guó)外晚了20多年。但是,經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,漢語(yǔ)自然語(yǔ)言處理技術(shù)也獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,在機(jī)器翻譯、語(yǔ)料庫(kù)、語(yǔ)篇理解、概念層次網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域取得了一些重要成果。
  本文擬采用共詞分析方法,通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域文獻(xiàn)中高頻關(guān)鍵詞共同出現(xiàn)頻率規(guī)律的分析,深入揭示其研究熱點(diǎn)以及研究現(xiàn)狀,為其他從事自然語(yǔ)言處理研究的學(xué)者提供參考。
  
  2 研究方法
   共詞分析法(Co-term Analysis)在圖書(shū)情報(bào)界的應(yīng)用非常廣泛,是文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的一種重要方法,也是內(nèi)容分析法的常用方法之一。最先提出共詞分析方法的是Callon等人,其后這種方法被廣泛使用。共詞方法的思想來(lái)源于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的引文耦合與共被引概念,即當(dāng)兩個(gè)能夠表達(dá)某一學(xué)科領(lǐng)域研究主題或研究方向的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)(一般為主題詞或關(guān)鍵詞)在同一篇文獻(xiàn)中出現(xiàn)時(shí),表明這兩個(gè)詞之間具有一定的內(nèi)在關(guān)系,并且出現(xiàn)的次數(shù)越多,表明它們的關(guān)系越密切、距離越近。利用現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)技術(shù)如因子分析、聚類(lèi)分析和多維尺度分析等多元分析方法,可以進(jìn)一步按這種“距離”將一個(gè)學(xué)科內(nèi)的重要關(guān)鍵詞加以分類(lèi),從而歸納出該學(xué)科的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)和內(nèi)容。不僅如此。利用現(xiàn)代信息技術(shù)和統(tǒng)計(jì)軟件圖形顯示功能,還能夠?qū)⒎治鼋Y(jié)果直觀形象地顯現(xiàn)出來(lái),進(jìn)而達(dá)到可視化的效果。
  用共詞分析法分析國(guó)內(nèi)自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。需要通過(guò)四個(gè)步驟完成:①,確定國(guó)內(nèi)該研究領(lǐng)域主要關(guān)鍵詞;②建立關(guān)鍵詞共詞矩陣;③選取多元統(tǒng)計(jì)方法對(duì)所建矩陣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;④對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
  
  3 數(shù)據(jù)來(lái)源與關(guān)鍵詞獲取
  
  3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源
  在中國(guó)期刊網(wǎng)(CNKi)上,以“自然語(yǔ)言處理”為關(guān)鍵詞,檢索時(shí)間范圍為CNKI默認(rèn)的年限。選擇了四個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),分別是中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)、中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)等,并以關(guān)鍵詞為檢索字段,采用精確檢索的方式檢索出2233篇文獻(xiàn),然后從CNKI上下載這些文獻(xiàn)的題錄數(shù)據(jù)。
  
  3.2 關(guān)鍵詞獲取
  筆者利用自編軟件首先把所有的題錄數(shù)據(jù)載人到數(shù)據(jù)庫(kù)中,然后從這些數(shù)據(jù)中抽取出關(guān)鍵詞。進(jìn)行關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì),選取高頻關(guān)鍵詞,然后對(duì)高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行兩兩共同出現(xiàn)次數(shù)統(tǒng)計(jì),最終生成一個(gè)高頻關(guān)鍵詞共詞矩陣。
  在處理的過(guò)程中筆者去掉了與自然語(yǔ)言處理無(wú)關(guān)的文獻(xiàn),最終有效篇數(shù)為2231篇。本文選擇詞頻不低于12次的進(jìn)行處理,去掉了一些不相關(guān)的詞:如“漢語(yǔ)”、“綜述”等;同時(shí)筆者對(duì)一些同義詞進(jìn)行了合并,如把“最大熵模型”和“最大熵”合并為“最大熵”等;最終確定了表征自然語(yǔ)言處理研究方向的61個(gè)關(guān)鍵詞,這是本文進(jìn)行共詞分析的基礎(chǔ)(見(jiàn)表1)。
  對(duì)這61個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)行兩兩組合,統(tǒng)計(jì)它們共同在2 231篇文章中出現(xiàn)的次數(shù),形成61×61共詞矩陣,部分共詞矩陣如表2所示:
  在這里筆者把對(duì)角線的值設(shè)為該關(guān)鍵詞與其他關(guān)鍵詞共同出現(xiàn)次數(shù)的最大值+1,突出該關(guān)鍵詞與自己的親密關(guān)系。
  4 自然語(yǔ)言處理的共詞分析
  在共詞分析中常用的多元統(tǒng)計(jì)方法有三種:因子分析(Factor Analysis),聚類(lèi)分析(Cluster Analysis)和多維尺度分析(MultimensionaI Scaling)。本文使用前面兩種方法來(lái)對(duì)高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行分析,以揭示自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和熱點(diǎn)。
  
  4.1 因子分析
  因子分析要達(dá)到的目標(biāo)就是用盡可能少的因子去描述眾多的指標(biāo)或因素之間的聯(lián)系,其基本思想是根據(jù)關(guān)鍵詞間的相關(guān)性大小把研究對(duì)象的變量進(jìn)行分組,使得同組內(nèi)的變量之間相關(guān)性較高,而不同組的變量相關(guān)性較低。每組變量代表一個(gè)基本結(jié)構(gòu),這個(gè)基本結(jié)構(gòu)稱(chēng)為公共因子。這樣較少的幾個(gè)公共因子就可以反映原資料的大部分信息。利用因子分析法。可根據(jù)因子得分值,在因子所構(gòu)成的空間中把研究對(duì)象的變量點(diǎn)畫(huà)出來(lái),從而客觀地達(dá)到分類(lèi)的目的。
  以上面得到的關(guān)鍵詞共詞矩陣為基礎(chǔ),在SPSSl8中選擇主成份方法、協(xié)方差矩陣和最大方差旋轉(zhuǎn)進(jìn)行因子分析。結(jié)果顯示有10個(gè)公共因子被提取出來(lái),其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為85.343%(見(jiàn)表3)。也就是說(shuō)。將這61個(gè)關(guān)鍵詞分成10個(gè)類(lèi)別,就可以解釋國(guó)內(nèi)自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域85.343%的信息。其中第1、2、6三個(gè)因子的方差貢獻(xiàn)率較高,都超過(guò)了10%,分別為28.063%、10.821%、14.391%,累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為53.275%,這是國(guó)內(nèi)自然語(yǔ)言處理研究的三個(gè)重要領(lǐng)域。
  而與因子抽取相配套的因子個(gè)數(shù)碎石圖(見(jiàn)圖1)則比較直觀地顯示出因子分析的前10個(gè)因子類(lèi)別是比較明確的,這說(shuō)明因子分析中將自然語(yǔ)言處理研究劃分為lO類(lèi)是合理的。因子提取結(jié)果產(chǎn)生10個(gè)公共因子,根據(jù)因子載荷量系數(shù)大于0.7對(duì)命名才有幫助的原則,共提出10個(gè)公共因子,命名見(jiàn)表4。最后一個(gè)因子由于只有一個(gè)關(guān)鍵詞,因此就以其命名。   關(guān)鍵詞的載荷量反映了關(guān)鍵詞在其公共因子中的相關(guān)度。表4顯示了由載荷量大于0.5的關(guān)鍵詞組成的公共因子(載荷臨界值越高,所確定的分類(lèi)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單。根據(jù)本文的數(shù)據(jù)情況,為能較好反映關(guān)鍵詞的組成結(jié)構(gòu),這里將載荷臨界值定為0.5)。其中有部分關(guān)鍵詞由于載荷量小于0.5而未能參與分類(lèi)。它們是“文本挖掘、知識(shí)表示、句子相似度、wordnet、聚類(lèi)”等。這些關(guān)鍵詞的相關(guān)度相對(duì)較低,一方面,表明有些關(guān)鍵詞盡管頻次較高,但其所代表的研究主題范圍較大,在因子的相關(guān)度分析中并無(wú)特色,例如“聚類(lèi)”等;另一方面,有些關(guān)鍵詞所代表的主題較為新穎,還沒(méi)有同其他的公共因子很好地結(jié)合,如“知識(shí)表示”等。另外,關(guān)鍵詞“機(jī)器翻譯”同時(shí)出現(xiàn)在因子l和9中,體現(xiàn)了這兩個(gè)因子――“機(jī)器翻譯”和“語(yǔ)音識(shí)別”之間的密切相關(guān)性。
  
  4.2 聚類(lèi)分析
  聚類(lèi)分析是從事物數(shù)量上的特征出發(fā)對(duì)事物進(jìn)行分類(lèi)。是數(shù)值分類(lèi)學(xué)和多元統(tǒng)計(jì)技術(shù)結(jié)合的結(jié)果,其基本思想是依照事物的數(shù)值特征,來(lái)計(jì)算各個(gè)變量或樣品間的親疏關(guān)系。而變量之間的親疏關(guān)系則有變量之間的距離來(lái)衡量,一旦變量之間的距離定義之后。則把距離近的變量歸為同一類(lèi)。系統(tǒng)聚類(lèi)(也稱(chēng)層次聚類(lèi))是最常用的一種方法,其含義是:開(kāi)始將每個(gè)變量各看成一類(lèi),將距離最近的兩個(gè)類(lèi)合并;重新計(jì)算新類(lèi)與其他類(lèi)的距離,再將距離最近的兩類(lèi)合并;再計(jì)算新類(lèi)與其他類(lèi)的距離……。這樣一步步地進(jìn)行下去,每一步減少―類(lèi),直至所有的變量都合并成一類(lèi)為止,整個(gè)聚類(lèi)過(guò)程可繪成聚類(lèi)圖。
  本文采用聚類(lèi)分析中常用的系統(tǒng)聚類(lèi)法(Hierar-chical Clustering Method)對(duì)共詞矩陣進(jìn)行聚類(lèi)。該分析亦在SPSSl8中完成,聚類(lèi)時(shí)選用離差平方和(Ward)作為聚類(lèi)方法,在距離測(cè)度方法中選擇離散數(shù)據(jù)類(lèi)型Count中的斐方法(Phi-square Measure),在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化中選擇z分?jǐn)?shù)。
  聚類(lèi)分析的結(jié)果見(jiàn)圖2,可以將自然語(yǔ)言處理研究領(lǐng)域分為10類(lèi),綜合考慮每一類(lèi)中各關(guān)鍵詞的性質(zhì),最終確定自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域的十大研究熱點(diǎn):機(jī)器翻譯、詞性標(biāo)注、句法分析、詞義消歧、語(yǔ)音識(shí)別、人工只智能、自動(dòng)文摘、問(wèn)答系統(tǒng)、信息檢索、語(yǔ)義網(wǎng)。下面結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)的具體內(nèi)容,對(duì)自然語(yǔ)言處理的研究熱點(diǎn)做進(jìn)一步研究。
  4.2.1 機(jī)器翻譯機(jī)器翻譯是指利用計(jì)算機(jī)全自動(dòng)或部分自動(dòng)地將一種語(yǔ)言翻譯成為另一種語(yǔ)言的處理技術(shù),它是自然語(yǔ)言處理最早的研究工作,同時(shí)也是它的一個(gè)重要分支,而且一直都是自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域關(guān)注的前滑和熱點(diǎn)!罢Z(yǔ)料庫(kù)”、“雙語(yǔ)語(yǔ)料庫(kù)”等關(guān)鍵詞表明了機(jī)器翻譯的其中一種方法――基于語(yǔ)料庫(kù)的方法,因?yàn)檫M(jìn)入20世紀(jì)90年代后,統(tǒng)計(jì)方法在自然語(yǔ)言處理中異軍突起;“計(jì)算語(yǔ)言學(xué)”、“語(yǔ)言學(xué)”等是與機(jī)器翻譯密切相關(guān)的學(xué)科;“中文信息處理”、“詞義排歧”、“標(biāo)注”等則是機(jī)器翻譯的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié);“電子詞典”等則是機(jī)器翻譯的重要應(yīng)用。

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