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機器翻譯原理PartⅥ雙語語料庫對齊及翻譯知識自動獲取技術(shù)MTLABofHIT,主要內(nèi)容,概述為什么要自動地獲取知識（Why?)獲取什么知識(What?)如何獲取知識(How?)雙語語料庫對齊加工句子對齊詞匯對齊結(jié)構(gòu)對齊翻譯知識的獲取直接利用雙語語料庫獲取翻譯知識的研究間接利用雙語語料庫獲取翻譯知識的研究,為什么要自動獲取知識（Why?),機器翻譯的發(fā)展現(xiàn)狀I(lǐng)nternet的發(fā)展進一步促進了對機器翻譯技術(shù)的需求現(xiàn)有的機器翻譯系統(tǒng)不能令人滿意“滿篇英文難不住，滿篇中文看不懂”“MT，不是machinetranslation，而是madtranslation”存在的主要問題傳統(tǒng)的機器翻譯：手工編寫規(guī)則知識獲取瓶頸解決的途徑從語料庫中自動獲取機器翻譯所需要的各種知識,什么是知識？,Bacon:“知識就是力量”Feigenbaum:“知識與信息不一樣.知識是信息經(jīng)過加工整理、解釋、挑選和改造而形成的”董振冬:知識是一個系統(tǒng)，是一個包含著各種概念與概念之間的關(guān)系，以及概念的屬性與屬性之間的關(guān)系的系統(tǒng)。,獲取什么知識（What?),單語詞匯：分詞、詞性標注語法（結(jié)構(gòu)）：詞性標注、句法分析語義：詞義排歧、聚類分析雙語翻譯知識詞典知識結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換知識譯文選擇知識……,如何獲取知識（How?),知識獲取的主要方法手工獲取知識智能人機交互統(tǒng)計方法（HMM,PCFG……)機器學習方法決策樹歸納學習基于轉(zhuǎn)換的錯誤驅(qū)動的學習方法(EricBrill)基于實例的方法……,翻譯知識獲取,知識獲取過程：數(shù)據(jù)預(yù)處理?知識挖掘?知識評價雙語語料庫對齊加工翻譯知識自動獲取,雙語語料庫及其對齊技術(shù)（1）,語料庫語料庫(Corpora)是按照一定的原則組織在一起的真實的自然語言數(shù)據(jù)(包括書面語和口語)的集合，主要用于研究自然語言的規(guī)律，特別是統(tǒng)計語言學模型的訓練以及相關(guān)系統(tǒng)的評價和評測語料庫語言學語料庫語言學是以語料庫為基本知識源來研究自然語言規(guī)律的學科，主要研究內(nèi)容包括語料庫加工的理論、方法和工具以及基于語料庫的知識獲取。單語語料庫(MonolingualCorpus)和多語語料庫(MultilingualCorpora),雙語語料庫及其對齊技術(shù)（2）,雙語語料庫的建設(shè)雙語語料庫(BilingualCorpora，ParallelCorpora)國外：加拿大的議會會議錄(CanadianHansards)，（英法）英國Brighton大學語言中心雙語語料庫INTERSECT,（英法書面語)英國Birmingham大學的LINGUA多語語料庫項目，英、法、希臘語加拿大的BCD(BilingualCanadianDictionary)詞典編纂項目瑞典Uppsala大學語言學系建立的Scania多語語料庫……國內(nèi)：建立了一些單語語料，尚無大規(guī)模漢外雙語庫的報道目前國內(nèi)基于漢外雙語語料庫的研究大都處于實驗和摸索階段香港科技大學的英漢雙語語料庫HKUST哈工大-微軟聯(lián)合實驗室：6萬句對,雙語語料庫及其對齊技術(shù)（3）,雙語語料庫的對齊技術(shù)對齊：從互譯的不同語言文本中找出互譯片斷的過程語料庫的加工深度決定語料庫所能提供的知識的粒度雙語語料庫對齊可分為段落、句子、短語、單詞不同級別句子對齊詞對齊短語（結(jié)構(gòu)）對齊,雙語語料庫對齊技術(shù)：句子對齊(1),基于長度的句子對齊方法源語言文本的長度與譯文長度有很強的相關(guān)性基于詞數(shù)長度的對齊（Brown)基于字符數(shù)的長度對齊方法(GaleChurch)這些算法都把句子對齊看作是句子長的函數(shù)；不需要額外的詞典信息；但是容易造成錯誤的蔓延?；谠~匯的句子對齊方法Simard等人提出了在長度標準上加上同源概念(Cognate)來提高算法的性能Kay和Roscheisen提出了另一種基于語匯的對齊算法，在該算法中選擇句子對齊的標準是其中詞匯對齊的數(shù)量。,雙語語料庫對齊技術(shù)：句子對齊(2),Debili和Sammouda實現(xiàn)了Simard的思想，并采用雙語典為指導(dǎo)，以縮小搜索空間Church利用雙語文本中字母的對應(yīng)信息，在1993年設(shè)計了一種字符對齊算法長度方法與詞匯方法相結(jié)合(Wu、Utsuro)不少學者認為句子對齊已經(jīng)達到可以實用（～98％）,雙語語料庫對齊技術(shù)：詞匯對齊(1),詞匯對齊是指在源文和對應(yīng)的譯文中找到詞匯級的對譯關(guān)系大家都叫他毛伯伯。EverybodycallshimUncleMao.由于詞匯對齊比句子對齊提供了更細粒度的對譯信息，因此可以為自然語言處理提供更大程度的支持,,,,,,,雙語語料庫對齊技術(shù)：詞匯對齊(2),詞匯對齊的困難詞匯對齊不滿足次序性假設(shè)詞匯對齊的模式十分復(fù)雜（1:1,1:m,m:1,m:m)她改變角度去寫他的報告以遷就她的聽眾.Sheanglesherreportstosuitthepeoplesheisspeakingto.詞匯對齊匹配關(guān)系難以斷定(詞典，長度）采用這種新裝置…Theadoptionofthisnewdevice…..漢語的特點及英語和漢語間的固有差異漢語分詞問題;慣用搭配、成語、諺語,,,,雙語語料庫的對齊技術(shù)：詞匯對齊(3),基于統(tǒng)計的詞匯對齊方法主要思想:對大規(guī)模雙語語料庫進行統(tǒng)計，獲得對譯詞的翻譯概率Brown(1,778,620),Gale(897,077),Dagan…基于統(tǒng)計機器翻譯模型的詞匯對齊(Brown)其中的翻譯模型通過詞匯對齊模型來實現(xiàn)；通過EM算法迭代訓練詞匯翻譯概率；問題：參數(shù)空間巨大；局部最優(yōu)基于同現(xiàn)的詞匯對應(yīng)抽取(Galeprofile/配置文件…..漢語分詞問題：驅(qū)動器:驅(qū)動-器;單擊:單-擊N-gram的抽取:停用詞將句子分段Theprojectmanagermayusethee-mailsystemtoviewandreplytomessagefromworkgroupmember.生成的N-gram候選:projectproject-managerusee-maile-mail-systemviewreplymessageworkgroupworkgroup-member,基于統(tǒng)計的翻譯詞表自動獲?。?）,翻譯概率的計算模型,對于任意一對源語詞Ws和目標語詞Wt，設(shè)：a=freq(Ws,Wt)b=freq(Ws)-freq(Ws,Wt)c=freq(Wt)-freq(Ws,Wt)d=N–a–b-c聯(lián)列表法：hg(Ws,Wt)=(ad-bc)2/(a+b)(a+c)(b+d)(b+c)Dice系數(shù)(DiceCoefficient)：Dice(Ws,Wt)=2freq(Ws,Wt)/[freq(Ws)+freq(Wt)],基于統(tǒng)計的翻譯詞表自動獲?。?）,翻譯概率的計算模型,互信息方法(MutualInformation)：MI(Ws,Wt)=log2(freq(Ws,Wt)/freq(Ws)＊freq(Wt))對數(shù)似然比(LogLikelihoodRatio,LLR)：LLR(Ws,Wt)=2[logL(p1,a,a+b)+logL(p2,c,c+d)-logL(p,a,a+b)-logL(p,c,c+d))其中，logL(p,k,n)=klog(p)+(n-k)log(1-p),p1=a/(a+b),p2=c/(c+d),p=(a+c)/(a+b+c+d)詞典加權(quán)同現(xiàn)測度：Wscore(Ws,Wt)=log2(2+DSim(Ws,Wt))*Score(Ws,Wt),基于統(tǒng)計的翻譯詞表自動獲?。?）,基于迭代的翻譯詞表自動抽取算法間接相關(guān)問題：貪心假設(shè)迭代的抽取算法,基于統(tǒng)計的翻譯詞表自動獲?。?）,實驗及結(jié)論N-gram模型有利于提取多詞單元對應(yīng)，并且能夠有效地發(fā)現(xiàn)新詞、術(shù)語及翻譯；Click—單擊；e-mail—電子郵件；networkdiagram—網(wǎng)絡(luò)圖；eventviewer—事件查看器……迭代算法大大提高了統(tǒng)計的正確率；詞典加權(quán)同現(xiàn)測度能夠提高統(tǒng)計質(zhì)量在小規(guī)模訓練語料條件下,LogLikelihoodRatio的統(tǒng)計特性較好,基于混合策略的詞對齊(1),對齊評價函數(shù)：EF(e,c)=T(e,c)*D(e,c)其中：T(e,c)為翻譯概率，D(e,c)為位置形變概率,通過計算位置相對形變距離得到。位置相對形變距離是指一個可能的對齊相對于最近的確定對齊的距離。用貪心算法實現(xiàn)對齊過程和對齊歧義消除過程,基于混合策略的詞對齊(2),利用語言學知識改善詞匯對齊結(jié)果利用詞性對譯關(guān)系實現(xiàn)詞匯對齊后處理短語擴展利用詞形變化特點，增加詞匯對齊匹配規(guī)則如：n/v+”者”/”家”?translationof(n/v)+“-er”/“-or”/“-ist”/“-ian”;可以得到諸如“賽跑+者?runner”、“征服+者?conqueror”等多詞單元對應(yīng)。數(shù)詞的對齊專有名詞的對齊,實驗結(jié)果及分析（1）,,實驗用語料庫：語料庫1：通用語料庫(60,000句對）語料庫2：計算機語料庫(14,390句對),實驗結(jié)果及分析（2）,,實驗結(jié)果及分析（3）,錯誤分析：資源不足，短語匹配，語言表達差異,雙語語料庫對齊技術(shù)：結(jié)構(gòu)對齊(1),結(jié)構(gòu)對齊：短語結(jié)構(gòu)，依存結(jié)構(gòu)，組塊結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)對齊的主要方法Parse-Parse-Match方法單語分析+詞匯對齊+啟發(fā)式算法kaji,RalphGrishman,Yuji,AdamMeyer、Hideo…雙語同步分析WuDekai,WangWei結(jié)構(gòu)對齊的難點難以獲得合適的、可靠的單語分析結(jié)果：如漢語不同語言的語法分析結(jié)果可能不匹配雙語的結(jié)構(gòu)匹配的狀態(tài)空間搜索問題,雙語語料庫對齊技術(shù)：結(jié)構(gòu)對齊(2),雙語分析模型(WuDekai)：反向轉(zhuǎn)換文法（inversiontransductionGrammars，ITG)產(chǎn)生式有兩個方向是一個雙語體系用詞翻譯概率連接雙語用概率選擇雙語分析結(jié)果,雙語語料庫對齊技術(shù)：結(jié)構(gòu)對齊(3),[[[Thegame]BNP[[willstart]BVP[onWednesday]PP]VP]S.]S[[比賽[星期三開始]]。][[[The/egame/比賽]BNPVP]S./。]S,BVP,難以確定合適的雙語語法一個實用的雙語模型是反向劃界語法問題：,雙語語料庫對齊技術(shù)：結(jié)構(gòu)對齊(4),引入英語的句法分析得到的雙語分析,,,單語句法分析指導(dǎo)的雙語結(jié)構(gòu)對齊（1）,“parsing-parsing-match”方法的缺點難以獲得合適的、可靠的單語分析結(jié)果，如漢語不同語言的語法分析結(jié)果可能不匹配改進方法只使用英語的分析結(jié)果與雙語語言模型相結(jié)合,單語句法分析指導(dǎo)的雙語結(jié)構(gòu)對齊（2）,定義代價函數(shù)Fe(s,t)三種匹配情況She/1[is/2[a/3lovely/4girl/5]]./6]?越界分析:(1,2),(1,3),(2,3),(2,5)…?定界分析:(1,6),(2,5),(3,5)?界內(nèi)分析:(3,4),(4,5)修正后的局部最優(yōu)函數(shù)用動態(tài)規(guī)劃算法（DP)求解最優(yōu)雙語分析樹,單語句法分析指導(dǎo)的雙語結(jié)構(gòu)對齊（3）,實驗：1000句對評價：語法準則Thestudentwillgetapen.這學生將得到一支鋼筆。合語法：“Thestudent這學生”,“willget將得到”,“apen一支鋼筆”不合語法：“studentwill學生將”,“geta得到一支”共有3889個標準對齊,單語句法分析指導(dǎo)的雙語結(jié)構(gòu)對齊（4）,翻譯知識獲取,雙語語料庫及其對齊技術(shù)直接利用雙語語料庫進行機器翻譯的研究間接利用雙語語料庫獲取翻譯知識的研究,直接利用雙語語料庫進行機器翻譯的研究(1),基于統(tǒng)計的機器翻譯(Statistics-basedMT,SBMT)e’=argmaxP(e|c)=argmaxP(e)P(c|e)/P(c)=argmaxP(e)P(c|e)P(e):語言模型P(c|e):翻譯模型IBM的Brown等人實現(xiàn)了完全基于統(tǒng)計方法的機器翻譯系統(tǒng)?以大規(guī)模雙語語料庫為基礎(chǔ)（3百萬句對）?建立統(tǒng)計的翻譯模型?概率統(tǒng)計是分析和生成過程中的唯一方法?沒有正確和不正確的翻譯這樣的概念，只有可能性大小的譯文?不涉及任何語言學內(nèi)容?48%的正確率,直接利用雙語語料庫進行機器翻譯的研究(2),基于統(tǒng)計的機器翻譯:Brown的5各翻譯模型模型1:對齊概率僅依賴于其中每個雙語詞對的概率;模型2:對齊概率不僅依賴于每個雙語詞對的概率，還依賴于每個詞對出現(xiàn)位置之間的概率;模型3:計算了和每個源語詞相關(guān)的單詞數(shù)量;模型4和模型5:同時計算了這些詞的數(shù)量和這些詞本身。這些模型在訓練中都使用了統(tǒng)計逼近的方法。,直接利用雙語語料庫進行機器翻譯的研究(3),基于統(tǒng)計的機器翻譯:盡管IBM的工作是一種新的方法,可是一些學者也對這種“純粹的”統(tǒng)計方法提出了異議。他們認為必須引入高層語言模型；并且認為這種方法不一定能很好地作用于另一對語言(IBM工作的對象是英語和法語)，也不能產(chǎn)生高質(zhì)量的MT，除非所有基于知識的MT觀點全錯。實際上IBM的研究者也承認這種方法不能解決語言中的遠程依賴問題CMUWangYeYi基于結(jié)構(gòu)對齊的統(tǒng)計機器翻譯增加語言知識的統(tǒng)計機器翻譯,直接利用雙語語料庫進行機器翻譯的研究(4),基于實例的機器翻譯(Example-based,EBMT)日本京都大學的長尾真(Nagao)教授在1984年提出原理:將源語言使用類比的方法與翻譯實例相比較，而采取相近的實例片段，重新生成譯文。根本觀點:認為翻譯過程通常是查找和復(fù)現(xiàn)相似的例子，發(fā)現(xiàn)和記起特定的源語言表達或其相似的表達在以前是如何翻譯的。把翻譯實例作為它的主要翻譯知識源，而把句子片斷的適當劃分和從詞匯到句子各級相似度的計算作為翻譯中的主要問題。PanglossEBMT(CMU),直接利用雙語語料庫進行機器翻譯的研究(5),基于實例的機器翻譯(Example-based,EBMT),直接利用雙語語料庫進行機器翻譯的研究(6),基于統(tǒng)計的機器翻譯解決了知識獲取的難題，但是由于完全排除了語言學知識，翻譯結(jié)果并不理想。基于實例的方法確實為機器翻譯研究提供了一個嶄新的思路。但是如果直接在大規(guī)模的實例庫中進行各級的相似度計算和查找，處理的時間和空間復(fù)雜度都很高，并且可能會引起組合爆炸問題間接的基于實例的方法?首先從雙語語料庫中獲得各級翻譯知識?然后再利用這些獲得的知識進行翻譯,雙語知識獲取,雙語語料庫及其對齊技術(shù)直接利用雙語語料庫進行機器翻譯的研究間接利用雙語語料庫獲取翻譯知識的研究,間接利用雙語語料庫獲取翻譯知識的研究(1),雙語語料庫,,學習,,翻譯知識,源語言,,目標語言,間接基于實例的機器翻譯,間接利用雙語語料庫獲取翻譯知識的研究(2),自動獲取的翻譯知識可以分為兩個層次?詞串級翻譯：即獲得詞匯或短語的直接譯文?翻譯模板：知識表達式中可以含有變量，一般為短語級翻譯模板，也可以是句子級的翻譯模板，利用雙語語料庫詞對齊或短語對齊的結(jié)果可以直接獲得詞串級的譯文（詞典編撰）從雙語語料庫中自動獲取翻譯模板?通過類比學習獲得翻譯模板?通過雙語結(jié)構(gòu)匹配獲得翻譯模板,間接利用雙語語料庫獲取翻譯知識的研究(3),通過類比學習獲得翻譯模板思想：比較語料庫中兩個翻譯實例的相同和不同部分，把其中的某部分加以概括，用變量置換即得到一個翻譯模板Iliketodrinkcoffee??我喜歡喝咖啡Iliketodrinkmilk??我喜歡喝牛奶模板:IliketodrinkX1??我喜歡喝X2ifX1??X2coffee??咖啡milk??牛奶優(yōu)點：不需要語法知識，甚至可以不使用詞典，僅僅通過兩個翻譯句對的類比來獲得翻譯模板。缺點：模板的概括性和對結(jié)構(gòu)的把握程度很差，如果沒有非常大規(guī)模而且存在大量相似句子的雙語語料庫很難有一個理想的結(jié)果。,間接利用雙語語料庫獲取翻譯知識的研究(4),通過雙語結(jié)構(gòu)匹配獲得翻譯模板優(yōu)點：可以獲得各個層次的翻譯模板，即模板中的變量可以是某種短語類型，獲得的模板具有較強的概括性和靈活性。缺點：?難以獲得合適的、可靠的單語分析結(jié)果：如漢語?不同語言的語法分析結(jié)果可能不匹配?雙語的結(jié)構(gòu)匹配本身也是一個復(fù)雜的問題。其他方法IBM東京研究實驗室機器翻譯系統(tǒng)SimTran通過翻譯中出現(xiàn)的錯誤來改善已有的轉(zhuǎn)換規(guī)則TonyVeale等使用了基于標記的句子分割法把句子分割成片斷，然后再以片斷為單位進行雙語匹配和翻譯模板的獲取,翻譯模板的獲取及翻譯實驗（1）,工作總體流程：,翻譯模板的獲取及翻譯實驗（2）,獲取了兩種類型翻譯模板?結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換模板：非葉結(jié)點?譯文選擇模板：葉子結(jié)點短語，名詞，動詞，代詞，形容詞，副詞作為變量S[He/他/PRPVP./。]結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換模板:#S:1:C=PRP:+2:VP+3:W=.->T(1)+T(2)+。#VP:1:VP+2:PP->T(2)+T(1);#VP:1:C=VBP+2:C=NN->T(1)+T(2);#PP:1:W=in+2:BNP->在+T(2)#PP:1:W=the+2:C=NN->T(2)譯文選擇模板:#play:-1:C=PRP+0:C=VBP+1:W=accordion->拉,,共獲得2889個模板，包括1806個結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換模板和1083個譯文選擇模板翻譯過程是一個遞歸的模板匹配過程通過評價翻譯結(jié)果來評價獲得的模板兩種評價方法?自動評價?手工評價,翻譯模板的獲取及翻譯實驗（3）,翻譯模板的獲取及翻譯實驗（4）,自動評價[Adam98]:翻譯結(jié)果與語料中的譯文相近程度“ABCDE”和源譯文“ABCFE”相比評價值為2/10得到評價值0.09.好于Adam的結(jié)果0.29局限性:“他們居住在非洲。”與“他們生活在非洲?！毕啾鹊梅?.25,“空氣這里很好”與“這里空氣很好”得分為0手工評價[97年“863”機器翻譯評價標準],翻譯實例及評價結(jié)果,翻譯模板的獲取及翻譯實驗（5）,與統(tǒng)計的機器翻譯方法相比，模板比統(tǒng)計概率更易于理解與純基于實例的方法相比，模板比短語、句子實例具有更強的概括能力所有模板都是自動提取的，大大節(jié)省了人力可移植性好獲得的模板可以集成到已有的規(guī)則系統(tǒng)的規(guī)則庫中,存在的問題和今后工作,存在的問題詞對齊和結(jié)構(gòu)對齊錯誤累積，精度不高模板的表示和組織模板歧義消解對獲取知識的評價今后工作擴大訓練語料的規(guī)模，對實驗結(jié)果進行進一步分析和討論綜合運用統(tǒng)計方法和機器學習方法，對翻譯模板獲取方法進行改進和完善；在模板中引入語義特征來提高模板的概括能力。通過語料庫的統(tǒng)計為獲得的模板添加自信概率，使用統(tǒng)計和語言學知識相結(jié)合的方法解決模板沖突問題,利用雙語語料庫獲取翻譯知識的研究,利用雙語語料庫獲取翻譯知識的研究得到普遍重視美國，英國，加拿大，日本，韓國…現(xiàn)有的方法上存在許多不盡人意的地方國內(nèi):近年來開始重視雙語語料庫對機器翻譯的價值在雙語對齊方面做了一些工作清華大學，中科院計算所、自動化所，哈工大在利用雙語語料庫獲取翻譯知識方面還缺乏系統(tǒng)的研究任重道遠…,主要參考文獻(1),[1]P.F.Brown,J.C.Lai.etc.“AligningSentencesinParallelCorpora.”ACL-1991:169-176[2]P.F.Brown.ect.“TheMathematicsofStatisticalMachineTranslation:ParameterEstimation”ComputationalLinguistics,Vol.19,No.2,1993[3]K.W.Church.“Char-align:aProgramforAligningParallelTextsattheCharacterLevel.”ACL-1993:1-8[4]SueJ.KerandJasonS.Chang.“AClass-basedApproachtoWordAlignment.”ComputationalLinguistics23(2):313-343,1997[5]Jin-XiaHuang,Key-SunChoi“Chinese-KoreanWordAlignmentBasedonLinguisticComparison”.ACL-2000[6]RalfD.Brown"AutomatedDictionaryExtractionfor``Knowledge-FreeExample-BasedTranslation".TMI-1997:111-118[7]HideoWatanabe,SadaoKurohashi,andEijiAramaki.“FindingStructuralCorrespondencesfromBilingualParsedCorpusforCorpus-basedTranslaton”.COLING-2000.[8]IlyasCicekliandHalilAltayGuvenir.“LearningTranslationTemplatesformBilingualTranslationExa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