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自然語言處理-中文分詞方法總結

中文分詞是中文文字處理的一個基礎步驟,也是中文人機自然語言互動的基礎模組。不同於英文的是,中文句子中沒有詞的界限,因此在進行中文自然語言處理時,通常需要先進行分詞,分詞效果將直接影響詞性、句法樹等模組的效果。當然分詞只是一個工具,場景不同,要求也不同。前人做的工作,已註明出處,我覺得相對很完整。

在人機自然語言互動中,成熟的中文分詞演算法能夠達到更好的自然語言處理效果,幫助計算機理解複雜的中文語言。竹間智慧在構建中文自然語言對話系統時,結合語言學不斷優化,訓練出了一套具有較好分詞效果的演算法模型,為機器更好地理解中文自然語言奠定了基礎。在此,對於中文分詞方案、當前分詞器存在的問題,以及中文分詞需要考慮的因素及相關資源,做了些整理和總結,希望能為大家提供一些參考。

中文分詞根據實現原理和特點,主要分為以下2個類別:
1、基於詞典分詞演算法也稱字串匹配分詞演算法。該演算法是按照一定的策略將待匹配的字串和一個已建立好的“充分大的”詞典中的詞進行匹配,若找到某個詞條,則說明匹配成功,識別了該詞。常見的基於詞典的分詞演算法分為以下幾種:正向最大匹配法、逆向最大匹配法和雙向匹配分詞法等。基於詞典的分詞演算法是應用最廣泛、分詞速度最快的。很長一段時間內研究者都在對基於字串匹配方法進行優化,比如最大長度設定、字串儲存和查詢方式以及對於詞表的組織結構,比如採用TRIE索引樹、雜湊索引等。

2、基於統計的機器學習演算法這類目前常用的是演算法是HMM、CRF、SVM、深度學習等演算法,比如stanford、Hanlp分詞工具是基於CRF演算法。以CRF為例,基本思路是對漢字進行標註訓練,不僅考慮了詞語出現的頻率,還考慮上下文,具備較好的學習能力,因此其對歧義詞和未登入詞的識別都具有良好的效果。Nianwen Xue在其論文《Combining Classifiers for Chinese Word Segmentation》中首次提出對每個字元進行標註,通過機器學習演算法訓練分類器進行分詞,在論文《Chinese word segmentation as character tagging》中較為詳細地闡述了基於字標註的分詞法。常見的分詞器都是使用機器學習演算法和詞典相結合,一方面能夠提高分詞準確率,另一方面能夠改善領域適應性。隨著深度學習的興起,也出現了基於神經網路的分詞器,例如有人員嘗試使用雙向LSTM+CRF實現分詞器,其本質上是序列標註,所以有通用性,命名實體識別等都可以使用該模型,據報道其分詞器字元準確率可高達97.5%。演算法框架的思路與論文《Neural Architectures for Named Entity Recognition》類似,利用該框架可以實現中文分詞。
首先對語料進行字元嵌入,將得到的特徵輸入給雙向LSTM,然後加一個CRF就得到標註結果。分詞器當前存在問題:目前中文分詞難點主要有三個:1、分詞標準:比如人名,在哈工大的標準中姓和名是分開的,但在Hanlp中是合在一起的。這需要根據不同的需求制定不同的分詞標準。2、歧義:對同一個待切分字串存在多個分詞結果。歧義又分為組合型歧義、交集型歧義和真歧義三種類型。1) 組合型歧義:分詞是有不同的粒度的,指某個詞條中的一部分也可以切分為一個獨立的詞條。比如“中華人民共和國”,粗粒度的分詞就是“中華人民共和國”,細粒度的分詞可能是“中華/人民/共和國”2) 交集型歧義:在“鄭州天和服裝廠”中,“天和”是廠名,是一個專有詞,“和服”也是一個詞,它們共用了“和”字。3) 真歧義:本身的語法和語義都沒有問題, 即便採用人工切分也會產生同樣的歧義,只有通過上下文的語義環境才能給出正確的切分結果。例如:對於句子“美國會通過對臺售武法案”,既可以切分成“美國/會/通過對臺售武法案”,又可以切分成“美/國會/通過對臺售武法案”。一般在搜尋引擎中,構建索引時和查詢時會使用不同的分詞演算法。常用的方案是,在索引的時候使用細粒度的分詞以保證召回,在查詢的時候使用粗粒度的分詞以保證精度。3、新詞:也稱未被詞典收錄的詞,該問題的解決依賴於人們對分詞技術和漢語語言結構的進一步認識。

另外,收集了如下部分分詞工具,
供參考:中科院計算所NLPIR http://ictclas.nlpir.org/nlpir/
ansj分詞器 https://github.com/NLPchina/ansj_seg
哈工大的LTP https://github.com/HIT-SCIR/ltp
清華大學THULAC https://github.com/thunlp/THULAC
斯坦福分詞器 https://nlp.stanford.edu/software/segmenter.shtml
Hanlp分詞器 https://github.com/hankcs/HanLP
結巴分詞 https://github.com/yanyiwu/cppjiebaKCWS


分詞器(字嵌入+Bi-LSTM+CRF) https://github.com/koth/kcwsZPar https://github.com/frcchang/zpar/releasesIKAnalyzer https://github.com/wks/ik-analyzer
以及部分分詞器的簡單說明:哈工大的分詞器:主頁上給過呼叫介面,每秒請求的次數有限制。
清華大學THULAC:目前已經有Java、Python和C++版本,並且程式碼開源。
斯坦福分詞器:作為眾多斯坦福自然語言處理中的一個包,目前最新版本3.7.0, Java實現的CRF演算法。可以直接使用訓練好的模型,也提供訓練模型介面。
Hanlp分詞:求解的是最短路徑。優點:開源、有人維護、可以解答。原始模型用的訓練語料是人民日報的語料,當然如果你有足夠的語料也可以自己訓練。
結巴分詞工具:基於字首詞典實現高效的詞圖掃描,生成句子中漢字所有可能成詞情況所構成的有向無環圖 (DAG);採用了動態規劃查詢最大概率路徑, 找出基於詞頻的最大切分組合;對於未登入詞,採用了基於漢字成詞能力的 HMM 模型,使用了 Viterbi 演算法。字嵌入+Bi-LSTM+CRF分詞器:本質上是序列標註,這個分詞器用人民日報的80萬語料,據說按照字元正確率評估標準能達到97.5%的準確率,各位感興趣可以去看看。
ZPar分詞器:新加坡科技設計大學開發的中文分詞器,包括分詞、詞性標註和Parser,支援多語言,據說效果是公開的分詞器中最好的,C++語言編寫。關於速度:由於分詞是基礎元件,其效能也是關鍵的考量因素。通常,分詞速度跟系統的軟硬體環境有相關外,還與詞典的結構設計和演算法複雜度相關。比如我們之前跑過字嵌入+Bi-LSTM+CRF分詞器,其速度相對較慢。另外,開源專案 https://github.com/ysc/cws_evaluation 曾對多款分詞器速度和效果進行過對比,可供大家參考。
本回答來自 竹間智慧 自然語言與深度學習小組 。