文章目錄

• 1 什么是coreference resolution
• 2 框架
• • 2.1 Mention Detection
  • 2.2 Mention Pair Detection
  • 2.3 End-to-End
  • 2.4 Span Representation
  • 2.5 Pratical Implementation
  • 2.6 Result
• 3 應用

本文為李弘毅老師【Deep Learning for Coreference Resolution】的課程筆記，課程視頻youtube地址，點這里👈(需翻墻)。

下文中用到的圖片均來自于李宏毅老師的PPT，若有侵權，必定刪除。

文章索引：

上篇 - 7-6 Text Style Transfer

下篇 - 7-8 Deep Learning for Constituency Parsing

總目錄

1 什么是coreference resolution

coreference resolution翻譯過來就是指代消解，它的目的是搞清楚一句話中的代詞指的是什么。比如下圖中有兩句話，第一句是"The trophy would not fit in the brown suitcase because it was too big."，這里的it顯然值得是"trophy"；第二句是"The trophy would not fit in the brown suitcase because it was too small."，這里的it顯然指的是"suitcase"。我們人很容易區分出來，但是要機器去找"it"指代的是什么就比較困難了。

剛說的是比較通俗的說法，更準確地說coreference resolution是這樣的。在一個句子中會有很多的mention，mention就是句子中的一些名詞，比如"鍾佳播瞪著樂咖舉起他的拳頭說"這句話中，“鍾佳播”，“樂咖”，“他”，"他的拳頭"都算是mention。這些mention會指向一個實際存在的事物，如果兩個或兩個以上的mention指向了同一個事物，那么這就叫做corefer。第一個出現的corefer叫做antecedent，之后出現的叫做anaphor。如果某個事物只有一個mention指向它，那么就叫做singleton。

總結一下，指代消解需要模型做兩件事情，第一件事情就是把所有的mention都找出來，singletons往往會被忽略掉；第二件事情就是對所有的mention進行分組，把指代同一個事物的mention分到一個組里。

2 框架

2.1 Mention Detection

Mention Detection要做的就是把所有的mention都給找出來，它就是一個Binary Classifier。這個Binary Classifier吃一個span，然后告訴我們這個是不是一個mention。span就是說整個句子中的一段。如果句子的長度為N，那么這個步驟會被重復N(N-1)/2次，也就是概率論中的$C_N^2$，從N個tokens當中，任選兩個作為起始token和結尾token。

為什么要這么做？比如“他的拳頭”這個sequence當中，“他”是一個mention，“他的拳頭”整句話也是一個mention，為的就是把這兩者都找出來。

這里起始我還是有點小疑惑，一是sequence是不是按照標點符號切過的，因為有些標點明顯不可能在mention中出現，除了老外的名字中的那個"·"；二是這個binary classifier只吃一個span嗎？那比如一個人的名字叫做"張小明"，那么“張小明”會被當成mention，"小明"也會被當成mention嗎？不過這種其實也能通過后處理解決掉。

2.2 Mention Pair Detection

Mention Pair Detection也是一個Binary classifier。不過它吃兩個mention，然后吐出這兩個mention是不是指向同一個東西，也就是上面所說的cluster的過程。當然這里的mention肯定不知是mention對應的tokens這么簡單，應該是兩個特征。

加入我們根據上一步得到了K個mentions，那么這里會執行K(K-1)/2次。

2.3 End-to-End

像上述這樣分成兩步的過程并不是end-to-end的，我們其實可以把這兩步合成一步。就是train一個Binary Classifier，它吃兩個span，然后在這兩個span都是mentions且指向同一個entity的時候，輸出yes。

如果是這樣的一個模型的話，要運行幾次呢？假設我們有N個tokens，那么會有N(N-1)/2個span，記K=N(N-1)/2的話，就會有跑K(K-1)/2次，也就是復雜度為$N^4$。

相信說到這里，大家也都是有點疑惑的。那么，這個Binary classifier究竟長什么呢？它就下長下圖這樣子。先會把整個句子經過一個Pre-trained Model，可以是ELMo或者Bert之類的。然后每個token會有一個對應的輸出，這里的每個輸出都是包含了全局的信息的。然后我們就選擇兩個span，分別去抽取特征，這兩個特征又會分別經過一個輸出Mention分數的網絡，這兩個特征又會一起進入一個輸出Mention Pair分數的網絡，然后這三個分數整合之后，得到最終的分數。看了這個圖，其實大多數的疑惑都消失了。

2.4 Span Representation

Span Feature Extraction的做法是如何的呢？一種常見的做法是先把頭尾兩個特征拿出來(下圖中$x_1$和$x_4$)，然后對整個span算attention之后，取weighted sum。最后把這三個特征concat起來就是最終的輸出了。需要有weighted sum的步驟，是因為這樣可以讓模型focus在span中講述entity本質的東西上，比如“湖旁小屋”，這里的本質其實是“小屋”。

2.5 Pratical Implementation

剛才我們說了，假設我們有N個tokens，那么會有N(N-1)/2個span，記K=N(N-1)/2的話，就會有跑K(K-1)/2次，也就是復雜度為$N^4$。在實際操作的時候，有兩招可以減少運算量。一招是，在inference的時候，先把mentin detection的部分單獨拿出來過一遍，可以大大減小K；另一招是限制一個span的最大長度，這個很容易理解。

2.6 Result

那么，這么做的效果如何呢？下面有一些模型輸出結果的句子，其中小括號括起來的部分，是模型認為是coreference的部分，用顏色highlight的部分，則是attention權重比較大的部分。下面的有正確的例子，也有錯誤的例子，總體來說，還是挺棒的~

3 應用

做coreference resolution主要是為了一下下游的任務。比如chatbot。在chatbot當中，往往需要機器去看歷史內容，指導此刻人說的話，指的是剛才說過的什么東西。在做chatbot的時候，也有用seq2seq的方法去做的，比如有如下對話：

人：“梅西多高？”

機器：“官方說法他是5英尺7英寸。”

人：“他和C羅誰是最好的球員？”

這個時候，最后一句的他，我們希望可以替換成"梅西"，這樣機器回答起來會容易很多。這時，有人的做法就是，輸入上面這三個句子，讓機器輸出“梅西和C羅誰是最好的球員？”。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Chapter7-7_Deep Learning for Coreference Resolution的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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