深層リカレントニューラルネットワークを用いた日本語述語項構造解析
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既存の日本語述語項構造解析では，形態素解析や構文解析を行い，それらの情報に基づいて各述語の項を予測していた．しかし，パイプライン処理に起因する誤り伝搬や，人手による素性設計コストの上昇などが問題点となっている．本研究では，深層リカレントニューラルネットワークを利用し，単語などの表層情報のみを用いて述語項構造解析を行う手法を提案する. また，複数の述語を同時に考慮して述語構造解析の精度を向上させるために，述語ごとのモデルをグリッド上に連結した深層リカレントグリッドモデルを提案する．NAIST テキストコーパスを用いた実験の結果，これまでに報告されている最先端の日本語述語項構造解析器の精度を上回ることを確認した．
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- 2. 本研究の概要 2 単語分割 品詞付与 係り受け 述語項構造 入力文 既存研究 ×深層RNN 日本語 述語項構造解析 複数の述語を考慮 可能なRNNの提案 入力文 本研究 78.15 80.90 79.23 81.22 IM09 MA14 OU15 DRGM 単語などの 表層情報のみ使用 最先端の解析器を 上回る性能を達成 単語分割 述語項構造
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- 10. 深層リカレントモデル
- 11. 問題設定 11 <単語> 彼女 は コロッケ を 食べた 。 <ラベル> GA NONE WO NONE PRED NONE • 各単語にラベルを付与する多値分類問題 • ラベルは {GA, WO, NI, NONE, PRED} の5つ
- 12. モデルの概要 12 • RNN (GRU) を使用 • 単語素性がスパースになることを防ぐため • 長距離の依存関係をとらえる必要があるため 文内ゼロ項の解析には，長距離の 依存関係を考慮する必要がある 長距離依存の例 モデルのイメージ • 係り受け有 • 文内ゼロ
- 13. 使用する素性 13 <単語> 彼女 は コロッケ を 食べた 。 Arg Pred Pred Context Mark 1 彼女 食べた を 食べた 。 0 2 は 食べた を 食べた 。 0 3 コロッケ 食べた を 食べた 。 0 4 を 食べた を 食べた 。 1 5 食べた 食べた を 食べた 。 1 6 。 食べた を 食べた 。 1 • Pred Context: 述語とその周りの単語 • Mark: Pred Context に含まれているか否か
- 14. 素性ベクトルの作り方 14 Word Emb Mark Emb Concat 1 彼女 食べた を 食べた 。 0 𝒙 𝟏
- 15. ネットワークアーキテクチャ 15 RNN Layer 2 RNN Layer 1 Output Layer 𝑥1 𝑥 𝑡 𝑥 𝑇 ・・・ ・・・ ・・・ Input Layer 彼女 コロッケ 。・・・ ・・・ ・・・ ・・・ Input GA 0.2 WO 0.1 NI 0.2 NONE 0.4 PRED 0.1 • 双方向型RNN (GRU) を使用 ラベルの確率
- 16. DRMにおける複数述語を含む文の解析 16 朝 起きて 、 彼女 は コロッケ を 食べ 、 学校に 向かった 。 NONE PRED NONE GA NONE NONE NONE NONE NONE NONE NONE NONE 朝起きて、彼女はコロッケを食べ、学校に向かった。 朝 起きて 、 彼女 は コロッケ を 食べ 、 学校に 向かった 。 NONE NONE NONE GA NONE WO NONE PRED NONE NONE NONE NONE 朝 起きて 、 彼女 は コロッケ を 食べ 、 学校に 向かった 。 NONE NONE NONE GA NONE NONE NONE NONE NONE NI PRED NONE ※ 各述語に対して異なるターゲットのラベル列が決まる
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- 20. モチベーション 20 • 複数の述語を考慮できるモデルの提案 • 解決策: RNNをグリッド状に連結する モデルのイメージ グリッド連結のイメージ 素性ベクトルの計算を 系列間でも行う
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- 22. 使用する素性 22 朝 起きて 、 彼女 は コロッケ を 食べ 、 学校に 向かった 。 𝒙 𝟐,𝟏 𝒙 𝟐,𝟐 𝒙 𝟐,𝟑 𝒙 𝟐,𝟒 𝒙 𝟐,𝟓 𝒙 𝟐,𝟔 𝒙 𝟐,𝟕 𝒙 𝟐,𝟖 𝒙 𝟐,𝟗 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 p t 朝 起きて 、 彼女 は コロッケ を 食べ 、 学校に 向かった 。 3 朝 起きて 、 彼女 は コロッケ を 食べ 、 学校に 向かった 。 𝒙 𝟏,𝟏𝟎 𝒙 𝟏,𝟏𝟏 𝒙 𝟏,𝟏𝟐𝒙 𝟏,𝟏 𝒙 𝟏,𝟐 𝒙 𝟏,𝟑 𝒙 𝟏,𝟒 𝒙 𝟏,𝟓 𝒙 𝟏,𝟔 𝒙 𝟏,𝟕 𝒙 𝟏,𝟖 𝒙 𝟏,𝟗 𝒙 𝟐,𝟏𝟎 𝒙 𝟐,𝟏𝟏 𝒙 𝟐,𝟏𝟐 𝒙 𝟑,𝟏 𝒙 𝟑,𝟐 𝒙 𝟑,𝟑 𝒙 𝟑,𝟒 𝒙 𝟑,𝟓 𝒙 𝟑,𝟔 𝒙 𝟑,𝟕 𝒙 𝟑,𝟖 𝒙 𝟑,𝟗 𝒙 𝟑,𝟏𝟎 𝒙 𝟑,𝟏𝟏 𝒙 𝟑,𝟏𝟐 朝起きて、彼女はコロッケを食べ、学校に向かった。
- 23. ネットワークアーキテクチャ 23 𝑥1,1 𝑥2,1 𝑥3,1 Input Layer 𝑥1,𝑡 𝑥2,𝑡 𝑥3,𝑡 𝑥1,𝑇 𝑥2,𝑇 𝑥3,𝑇 Grid Layer 1 ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ Grid Layer 2 ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ Output Layer ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ GA 0.2 WO 0.1 NI 0.2 NONE 0.4 PRED 0.1 ラベルの確率
- 26. 実験・結果・結論
- 27. 実験設定 27 データセット NAIST Text Corpus Ver. 1.5 訓練 25,000 開発 5,000 評価 9,000 実装 ライブラリ: Theano ハイパーパラメータ 単語/隠れ層の次元: 32次元, ランダム初期化 最適化手法: Adam L2正則化: [0.0001, 0.0005, 0.001]
- 28. 実験結果: F値 28 中間層数 開発 評価 深層リカレント モデル (DRM) 2 80.14 80.58 4 80.66 80.91 6 80.52 80.37 8 80.74 80.70 深層リカレント グリッドモデル (DRGM) 2 80.43 80.63 4 80.78 80.93 6 81.14 81.22 8 80.90 81.06 • DRM < DRGM • 複数の述語を考慮することによる効果
- 29. 実験結果: 先行研究とのF値比較 29 Imamura+ 09 78.15 Matsubayashi+ 14 80.90 Ouchi+ 15 79.23 DRM 80.70 DRGM 81.22 NAIST Text Corpus 1.5を用いた先行研究との比較 • 先行研究の性能を上回る結果
- 30. 実験結果: 格ごとのF値 30 係り受け有 文内ゼロ ガ ヲ ニ ガ ヲ ニ DRM 88.74 92.90 64.84 51.24 35.13 8.90 DRGM 88.66 93.95 66.50 51.57 38.06 9.44 Imamura+ 09 86.50 92.84 30.97 45.56 21.38 0.83 Matsubayashi+ 14 87.8 94.0 63.7 49.0 27.7 25.7 Ouchi+ 15 88.13 92.74 38.39 48.11 24.43 4.80 • 係り受け有 • 文内ゼロ
- 31. 結論 31 1. 深層RNNを用いた述語項構造解析モデルの提案 2. 最先端の解析器を上回る精度を達成 https://github.com/hiroki13/neural-pasa-system ソースコード 今後の課題 まとめ • 本モデルの詳細なエラー分析 • 文間にまたがる述語項の同定