N-грамма

N-грамма — последовательность из n элементов[1]. С семантической точки зрения, это может быть последовательность звуков, слогов, слов или букв. На практике чаще встречается N-грамма как ряд слов, устойчивые словосочетания называют коллокацией. Последовательность из двух последовательных элементов часто называют биграмма, последовательность из трёх элементов называется триграмма. Не менее четырёх и выше элементов обозначаются как N-грамма, N заменяется на количество последовательных элементов.

Использование N-грамм

Общее использование N-грамм

N-граммы в целом находят своё применение в широкой области наук. Они могут применяться, например, в области теоретической математики, биологии, картографии, а также в музыке. Наиболее часто использование N-грамм включает следующие области:

Также N-граммы широко применяются в обработке естественного языка.

Использование N-грамм для нужд обработки естественного языка

В области обработки естественного языка N-граммы используется в основном для предугадывания на основе вероятностных моделей. N-граммная модель рассчитывает вероятность последнего слова N-граммы, если известны все предыдущие. При использовании этого подхода для моделирования языка предполагается, что появление каждого слова зависит только от предыдущих слов[2].

Другим применением N-грамм является выявление плагиата. Если разделить текст на несколько небольших фрагментов, представленных N-граммами, их легко сравнить друг с другом и таким образом получить степень сходства анализируемых документов[3]. N-граммы часто успешно используются для категоризации текста и языка. Кроме того, их можно использовать для создания функций, которые позволяют получать знания из текстовых данных. Используя N-граммы, можно эффективно найти кандидатов, чтобы заменить слова с ошибками правописания.

Пример биграммной модели

Целью построения N-граммных моделей является определение вероятности употребления заданной фразы. Эту вероятность можно задать формально как вероятность возникновения последовательности слов в неком корпусе (наборе текстов). К примеру, вероятность фразы «счастье есть удовольствие без раскаяния» можно вычислить как произведение вероятностей каждого из слов этой фразы:

P = P(счастье) * P(есть|счастье) * P(удовольствие|счастье есть) * P(без|счастье есть удовольствие) * P(раскаяния|счастье есть удовольствие без)

Чтобы определить P(счастье), нужно посчитать, сколько раз это слово встретилось в тексте, и поделить это значение на общее число слов. Рассчитать вероятность P(раскаяния|счастье есть удовольствие без) сложнее. Чтобы упростить эту задачу, примем, что вероятность слова в тексте зависит только от предыдущего слова. Тогда наша формула для расчета фразы примет следующий вид:

P = P(счастье) * P(есть|счастье) * P(удовольствие|есть) * P(без|удовольствие) * P(раскаяния|без)

Рассчитать условную вероятность P(есть|счастье) несложно. Для этого считаем количество пар 'счастье есть', и делим на количество в тексте слова 'счастье'.

В результате, если мы посчитаем все пары слов в некотором тексте, мы сможем вычислить вероятность произвольной фразы. Этот набор рассчитанных вероятностей и будет биграммной моделью.

Научно-исследовательские проекты Google

Исследовательские центры Google использовали N-граммные модели для широкого круга исследований и разработок. К ним относятся такие проекты, как статистический перевод с одного языка на другой, распознавание речи, исправление орфографических ошибок, извлечение информации и многое другое. Для целей этих проектов были использованы текстовые корпусы, содержащие несколько триллионов слов.

Google решила создать свой учебный корпус. Проект называется Google teracorpus и он содержит 1 024 908 267 229 слов, собранных с общедоступных веб-сайтов[4].

Методы для извлечения N-грамм

В связи с частым использованием N-грамм для решения различных задач необходим надежный и быстрый алгоритм для извлечения их из текста. Подходящий инструмент для извлечения N-грамм должен быть в состоянии работать с неограниченным размером текста, работать быстро и эффективно использовать имеющиеся ресурсы. Есть несколько методов извлечения N-грамм из текста. Эти методы основаны на разных принципах:

Синтаксические N-граммы

Синтаксические N-граммы — это N-граммы, определяемые путями в деревьях синтаксических зависимостей или деревьях составляющих, а не линейной структурой текста[6][7]. Например, предложение: «Экономические новости оказывают незначительное влияние на финансовые рынки» может быть преобразовано в синтаксические N-граммы, следуя древовидной структуре его отношений зависимостей: новости-экономические, влияние-незначительное, влияние-на-рынки-финансовые и другие[6].

Синтаксические N-граммы отражают синтаксическую структуру в отличие от линейных N-грамм и могут использоваться в тех же приложениях, что и линейные N-граммы, в том числе в качестве признаков в векторной модели. Применение синтаксических N-грамм дает лучшие результаты при решении определенных задач, чем использование стандартных N-грамм, например, для определения авторства[8].

См. также

Примечания
  1. Proceedings of the 7th Annual Conference ZNALOSTI 2008, Bratislava, Slovakia, pp. 54-65, February 2008. ISBN 978-80-227-2827-0.
  2. Jurafsky, D. and Martin, J.H. Speech and Language Processing: An Introduction to Natural Language Processing, Computational Linguistics, and Speech Recognition. — Pearson Prentice Hall, 2009. — 988 p. — ISBN 9780131873216.
  3. Proceedings of the ITAT 2008, Information Technologies — Applications and Theory, Hrebienok, Slovakia, pp. 23-26, September 2008. ISBN 978-80-969184-8-5
  4. FRANZ, Alex, BRANTS, Thorsten. Official Google Research Blog: All Our N-gram are Belong to You. Thursday, August 03, 2006 at 8/03/2006 11:26:00 AM. Созданная база N-грамм продаётся в виде 5 DVD.
  5. M. Nagao and S. Mori. A New Method of N-gram Statistics for Large Number of n and Automatic Extraction of Words and Phrases from Large Text Data of Japanese. In Proceedings of the 15th International Conference on Computational Linguistics (COLING 1994), Kyoto, Japan, 1994.
  6. Grigori Sidorov, Francisco Velasquez, Efstathios Stamatatos, Alexander Gelbukh, and Liliana Chanona-Hernández. Syntactic Dependency-based N-grams as Classification Features. LNAI 7630, pp. 1-11, 2012.
  7. Grigori Sidorov. Syntactic Dependency Based N-grams in Rule Based Automatic English as Second Language Grammar Correction. International Journal of Computational Linguistics and Applications, Vol. 4, No. 2, pp. 169—188, 2013.
  8. Grigori Sidorov, Francisco Velasquez, Efstathios Stamatatos, Alexander Gelbukh, and Liliana Chanona-Hernández. Syntactic N-grams as Machine Learning Features for Natural Language Processing. Expert Systems with Applications, Vol. 41, No. 3, pp. 853—860, DOI 10.1016/j.eswa.2013.08.015.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.