Nghiên cứu về Tóm tắt Tự động và Tương đồng giữa các Câu

• Tác giả: Vu Hai Hieu
• Người hướng dẫn: Professeur Pierre-François Marteau
• Trường học: Université de Bretagne-Sud
• Chuyên ngành: Informatique
• Đề tài: Tóm tắt tự động và tương đồng giữa các câu trong xử lý ngôn ngữ tự nhiên
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Lorient

Mục lục chi tiết

• RÉSUMÉ
• REMERCIEMENTS
• TABLE DES MATIÈRES
• 1. CHAPITRE 1: INTRODUCTION
• 2. CHAPITRE 2: REPRÉSENTATION SÉMANTIQUE D’UN TERME
• 2.1. Quelques approches de la sémantique lexicale
• 2.1.1. Modèles graphiques
• 2.1.2. Modèles d’espaces vectoriels et modèles neuronaux
• 2.1.3. Modèles géométriques
• 2.1.4. Modèles logico-algébriques
• 2.2. Les espaces vectoriels sémantiques
• 2.2.1. Différentes représentations sémantiques
• 2.2.1.1. Matrice terme-document et similarité entre documents
• 2.2.1.2. Matrice mot-contexte et similarité entre mots
• 2.2.1.3. Matrice paire-patron et similarité relationnelle
• 2.2.1.4. Autres représentations
• 2.2.2. VSM et types de similarité
• 2.2.3. Traitements mathématiques des VSM
• 2.2.3.1. Construction de la matrice des fréquences brutes
• 2.2.3.2. Pondération des fréquences brutes
• 2.2.3.3. Lissage de la matrice
• 2.2.3.4. Comparaison des vecteurs
• 2.2.3.5. Algorithmes aléatoires
• 2.4. Notre approche pour la représentation des mots
• 2.4.1. Wikipédia comme ressource linguistique
• 2.4.2. Random Indexing pondéré
• 3. ESPACE SÉMANTIQUE ET SÉLECTION AUTOMATIQUE DES ARTICLES WIKIPÉDIA
• 3.2. Construction du Web crawler
• 3.3. Calcul de la relation entre concepts Wikipédia
• 4. CALCULS DE SIMILARITÉ ENTRE PHRASES
• 4.2. Similarité par définition d’un vecteur sémantique de phrase
• 4.2.1. Expérimentations concernant les groupes de deux termes et modification des pondérations
• 4.2.1.1. Introduction du paramètre α
• 4.2.1.2. Introduction de deux paramètres : α et
• 4.2.1.3. Similarité par optimisation des similarités entre termes
• 5. WIKIRI ET SIMILARITÉ ENTRE PHRASES : ÉVALUATIONS
• 5.1. Évaluations du calcul de similarités entre phrases : langue anglaise
• 5.1.1. Les corpus SemEval
• 5.1.2. Étude des paramètres α et (WikiRI1)
• 5.1.2.1. Introduction du paramètre
• 5.1.3. Résultats obtenus par les différentes versions de WikiRI sur les corpus de SemEval 2014
• 5.2. Évaluations du calcul de similarités entre phrases : langue française
• 5.2.1. Les corpus d’évaluation
• 5.2.2. Résultats obtenus par les différentes versions de WikiRI sur les corpus de langue française
• 5.2.2.1. WikiRI sur sélection d’articles
• 5.2.2.2. Comparaison entre WikiRI1 et WikiRI2
• 6. APPLICATION DE WIKIRI À UNE TÂCHE DE RÉSUMÉ MULTI-DOCUMENTS
• 6.1. Principes généraux
• 6.2. Description de l’algorithme DivRank
• 6.3. Expérimentations en langue française
• 6.3.1. Le corpus de tests
• 6.3.2. Les résultats
• 6.4. Expérimentations en langue anglaise
• 6.4.1. Les données de test
• 6.4.2. Les résultats de WikiRI1
• 7. BILAN ET PERSPECTIVES
• 7.1. Objectifs initiaux et déroulement des travaux
• 7.3. Pistes d’amélioration et perspectives
• A LISTE DES PUBLICATIONS
• BIBLIOGRAPHIE
• TABLE DES FIGURES
• LISTE DES TABLEAUX

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Tóm Tắt Tự Động Khái Niệm Ứng Dụng

Trong bối cảnh bùng nổ thông tin trên internet, tóm tắt tự động trở thành một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng của Xử lý Ngôn ngữ Tự nhiên (NLP). Mục tiêu chính là tạo ra các bản tóm tắt cô đọng, chính xác từ một hoặc nhiều văn bản gốc. Bài toán này không chỉ đơn thuần là rút gọn văn bản mà còn đòi hỏi khả năng hiểu ngữ nghĩa, phân tích cấu trúc và chọn lọc thông tin quan trọng. Ứng dụng của tóm tắt tự động rất đa dạng, từ giúp người dùng nhanh chóng nắm bắt nội dung tin tức, báo cáo, đến hỗ trợ các công cụ tìm kiếm, phân tích dữ liệu lớn. Semantic similarity đóng vai trò then chốt trong quá trình này, giúp xác định các câu văn mang thông tin tương đồng và loại bỏ những chi tiết thừa.

1.1. Giới Thiệu Về Các Phương Pháp Tóm Tắt Văn Bản Hiện Nay

Hiện nay, có hai phương pháp chính để thực hiện tóm tắt văn bản: tóm tắt trích ly (Extractive summarization) và tóm tắt tạo sinh (Abstractive summarization). Tóm tắt trích ly hoạt động bằng cách chọn ra các câu quan trọng nhất từ văn bản gốc và ghép chúng lại thành bản tóm tắt. Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện nhưng đôi khi bản tóm tắt thiếu tính mạch lạc. Ngược lại, Tóm tắt tạo sinh tạo ra bản tóm tắt mới bằng cách diễn giải lại nội dung của văn bản gốc, tương tự như cách con người thực hiện. Phương pháp này phức tạp hơn, đòi hỏi khả năng Natural Language Understanding (NLU) và Natural Language Generation (NLG) cao, nhưng cho ra kết quả tự nhiên, mạch lạc hơn.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Xử Lý Ngôn Ngữ Tự Nhiên NLP Trong Tóm Tắt

Xử lý Ngôn ngữ Tự nhiên (NLP) đóng vai trò then chốt trong cả hai phương pháp tóm tắt văn bản. Các kỹ thuật NLP như phân tích cú pháp, phân tích ngữ nghĩa, nhận dạng thực thể có tên, giải quyết tham chiếu, v.v. được sử dụng để hiểu sâu sắc nội dung văn bản gốc. Đặc biệt, các mô hình học sâu (Deep Learning) như mạng nơ-ron (Neural Networks), biến áp (Transformers) (ví dụ như BERT, GPT) đã mang lại những bước tiến vượt bậc trong lĩnh vực này, giúp cải thiện đáng kể độ chính xác và tính tự nhiên của bản tóm tắt.

1.3. Các Bài Toán Liên Quan Đến Tóm Tắt Tự Động Tổng Hợp

Ngoài việc chọn lựa thông tin quan trọng, tóm tắt tự động còn phải đối mặt với nhiều thách thức khác. Một trong số đó là xử lý tương đồng câu, tức là xác định các câu văn có ý nghĩa tương tự nhau, dù cách diễn đạt khác nhau. Bài toán này đòi hỏi phải sử dụng các kỹ thuật semantic similarity, sentence embeddings, và các mô hình word embeddings như Word2Vec, GloVe, FastText để biểu diễn câu dưới dạng vector và tính toán độ tương đồng giữa chúng.

II. Thách Thức Trong Đánh Giá Tương Đồng Câu và Tóm Tắt

Một trong những thách thức lớn nhất trong tóm tắt tự động là đánh giá tóm tắt tự động. Các phương pháp đánh giá truyền thống như ROUGE, BLEU, METEOR dựa trên việc so sánh bản tóm tắt được tạo ra với bản tóm tắt chuẩn do con người tạo. Tuy nhiên, các phương pháp này có nhiều hạn chế, đặc biệt là không đánh giá được tính mạch lạc, tính tự nhiên và khả năng nắm bắt ý chính của bản tóm tắt. Việc xây dựng bộ dữ liệu đánh giá chất lượng cao cũng là một khó khăn lớn. Ngoài ra, việc đánh giá độ tương đồng ngữ nghĩa giữa các câu cũng gặp nhiều thách thức do sự đa dạng trong cách diễn đạt và sự phức tạp của ngôn ngữ tự nhiên.

2.1. Hạn Chế Của Các Phương Pháp Đánh Giá Tóm Tắt Tự Động Truyền Thống

Các phương pháp đánh giá tóm tắt tự động truyền thống, như ROUGE, tập trung vào việc so sánh số lượng từ hoặc n-gram trùng khớp giữa bản tóm tắt tự động và bản tóm tắt chuẩn. Điều này có nghĩa là một bản tóm tắt có thể đạt điểm cao mặc dù không thực sự truyền tải được ý chính của văn bản gốc hoặc có cấu trúc lủng củng. Hơn nữa, những phương pháp này thường không phù hợp với các phương pháp tóm tắt tạo sinh vì có sự khác biệt lớn về từ vựng và cách diễn đạt so với bản tóm tắt chuẩn.

2.2. Khó Khăn Trong Xây Dựng Bộ Dữ Liệu Đánh Giá Chất Lượng Cao

Việc tạo ra bộ dữ liệu đánh giá tóm tắt tự động đòi hỏi nhiều công sức và chuyên môn. Cần có đội ngũ chuyên gia ngôn ngữ để tạo ra các bản tóm tắt chuẩn, đồng thời đánh giá chất lượng của các bản tóm tắt tự động một cách khách quan. Tuy nhiên, việc đánh giá này mang tính chủ quan cao và có thể có sự khác biệt lớn giữa các người đánh giá. Do đó, cần có các quy trình đánh giá chặt chẽ để đảm bảo tính tin cậy của bộ dữ liệu đánh giá.

2.3. Vấn Đề Tương Đồng Ngữ Nghĩa Các Khía Cạnh Cần Xem Xét

Xác định độ tương đồng ngữ nghĩa giữa các câu là một bài toán phức tạp do sự đa dạng của ngôn ngữ tự nhiên. Các câu có thể diễn đạt cùng một ý tưởng bằng nhiều cách khác nhau, sử dụng các từ đồng nghĩa, cấu trúc câu khác nhau, hoặc thậm chí sử dụng ẩn dụ. Để giải quyết vấn đề này, cần phải sử dụng các kỹ thuật NLP tiên tiến để hiểu sâu sắc ý nghĩa của các câu và loại bỏ các yếu tố nhiễu như sự khác biệt về cú pháp.

III. Phương Pháp Dựa Trên Vector Space Model VSM Wikipe dia

Một trong những phương pháp tiếp cận hiệu quả để đánh giá tương đồng câu là sử dụng Vector Space Model (VSM), trong đó mỗi câu được biểu diễn dưới dạng một vector trong không gian vector. Các phần tử của vector thường là tần suất xuất hiện của các từ trong câu hoặc các trọng số được tính toán bằng các phương pháp như TF-IDF. Wikipédia có thể được sử dụng làm nguồn tri thức để cải thiện khả năng biểu diễn của VSM, bằng cách sử dụng các khái niệm và mối quan hệ được định nghĩa trong Wikipédia để mở rộng vector biểu diễn của câu. Luận án này sử dụng WikiRI, một hệ thống dựa trên Random Indexing (RI) và Wikipédia.

3.1. Ứng Dụng Vector Space Model VSM Trong Bài Toán Tương Đồng Câu

Vector Space Model (VSM) là một phương pháp biểu diễn văn bản phổ biến trong Information retrieval và Text mining. Trong bài toán tương đồng câu, mỗi câu được biểu diễn như một vector trong không gian nhiều chiều, trong đó mỗi chiều tương ứng với một từ hoặc một khái niệm. Độ tương đồng ngữ nghĩa giữa hai câu được tính toán bằng cách sử dụng các độ đo khoảng cách như cosine similarity hoặc Euclidean distance giữa các vector biểu diễn của chúng.

3.2. Sử Dụng Wikipe dia Như Một Nguồn Tri Thức Bổ Sung Cho VSM

Wikipédia là một nguồn tri thức khổng lồ chứa đựng thông tin về nhiều lĩnh vực khác nhau. Thông tin này có thể được sử dụng để cải thiện khả năng biểu diễn của VSM bằng cách mở rộng vector biểu diễn của câu với các khái niệm và mối quan hệ được định nghĩa trong Wikipédia. Ví dụ, nếu một câu chứa từ "Apple", vector biểu diễn của câu có thể được mở rộng với các khái niệm liên quan đến "Apple" như "Công ty công nghệ", "iPhone", v.v.

3.3. Giới Thiệu Về Phương Pháp Random Indexing RI Và Vai Trò

Random Indexing (RI) là một phương pháp giảm chiều dữ liệu hiệu quả, thường được sử dụng để xây dựng word embeddings. Trong phương pháp này, mỗi từ được gán một vector ngẫu nhiên có số chiều cố định. Vector biểu diễn của một câu được tính toán bằng cách cộng các vector của các từ trong câu. Phương pháp này giúp giảm kích thước của vector biểu diễn và tăng tốc độ tính toán độ tương đồng ngữ nghĩa.

IV. Cải Tiến Tính Tương Đồng Bằng Phương Pháp Học Sâu Deep Learning

Sự phát triển của học sâu (Deep Learning) đã mang lại những đột phá lớn trong lĩnh vực tương đồng câu. Các mô hình mạng nơ-ron (Neural Networks) như BERT và GPT có khả năng học được các biểu diễn ngữ nghĩa phong phú của câu, vượt trội so với các phương pháp truyền thống. Các mô hình này có thể được sử dụng để trích xuất câu biểu diễn (Sentence embeddings), sau đó được sử dụng để tính toán độ tương đồng ngữ nghĩa. Các mô hình này được huấn luyện trên lượng lớn dữ liệu văn bản, cho phép chúng học được các mối quan hệ phức tạp giữa các từ và câu.

4.1. Ứng Dụng Các Mô Hình Mạng Nơ ron Neural Networks Trong Tương Đồng

Các mô hình mạng nơ-ron (Neural Networks), đặc biệt là các mô hình dựa trên kiến trúc biến áp (Transformers), đã chứng minh được hiệu quả vượt trội trong bài toán tương đồng câu. Các mô hình này có khả năng học được các biểu diễn ngữ nghĩa phức tạp của câu, nắm bắt được các mối quan hệ ngữ nghĩa tinh tế mà các phương pháp truyền thống bỏ qua. Ví dụ, các mô hình mạng nơ-ron có thể hiểu được sự khác biệt nhỏ trong ý nghĩa giữa các câu có cấu trúc tương tự nhau.

4.2. BERT và GPT Những Bước Tiến Mới Trong Xử Lý Ngôn Ngữ

BERT (Bidirectional Encoder Representations from Transformers) và GPT (Generative Pre-trained Transformer) là hai mô hình ngôn ngữ lớn dựa trên kiến trúc biến áp (Transformers), đã đạt được những kết quả ấn tượng trong nhiều bài toán NLP, bao gồm tương đồng câu. BERT được huấn luyện để dự đoán các từ bị che giấu trong câu, trong khi GPT được huấn luyện để dự đoán từ tiếp theo trong một chuỗi văn bản. Cả hai mô hình này đều có khả năng học được các biểu diễn ngữ nghĩa phong phú và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng NLP.

4.3. Tầm Quan Trọng Của Câu Biểu Diễn Sentence Embeddings

Câu biểu diễn (Sentence embeddings) là các vector biểu diễn ngữ nghĩa của câu, được trích xuất từ các mô hình học sâu (Deep Learning). Các vector này có thể được sử dụng để tính toán độ tương đồng ngữ nghĩa giữa các câu. Một câu biểu diễn tốt phải có khả năng nắm bắt được ý chính của câu và phản ánh được các mối quan hệ ngữ nghĩa giữa các từ trong câu. Các phương pháp huấn luyện câu biểu diễn ngày càng được cải thiện, cho phép tạo ra các vector biểu diễn chất lượng cao, góp phần nâng cao hiệu quả của các ứng dụng NLP.

V. Ứng Dụng Thực Tế Của Tóm Tắt Tự Động Các Ví Dụ Điển Hình

Tóm tắt tự động có nhiều ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực khác nhau. Trong lĩnh vực báo chí, tóm tắt tự động có thể giúp người dùng nhanh chóng nắm bắt nội dung chính của các bài báo. Trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học, tóm tắt tự động có thể giúp các nhà nghiên cứu tìm kiếm và tổng hợp thông tin từ hàng ngàn bài báo khoa học. Trong lĩnh vực dịch vụ khách hàng, tóm tắt tự động có thể giúp các nhân viên hỗ trợ khách hàng nhanh chóng hiểu được vấn đề của khách hàng và đưa ra giải pháp phù hợp. Các hệ thống tóm tắt này giúp text mining, information retrieval hiệu quả hơn.

5.1. Tóm Tắt Trong Lĩnh Vực Báo Chí Và Truyền Thông Tổng Hợp Tin Tức

Trong lĩnh vực báo chí và truyền thông, tóm tắt tự động được sử dụng để tổng hợp tin tức từ nhiều nguồn khác nhau. Các hệ thống tóm tắt có thể tự động tạo ra các bản tóm tắt ngắn gọn về các sự kiện nóng hổi, giúp người dùng nhanh chóng nắm bắt được thông tin chính mà không cần phải đọc toàn bộ các bài báo. Điều này đặc biệt hữu ích trong bối cảnh thông tin ngày càng bùng nổ và người dùng không có đủ thời gian để đọc hết mọi thứ.

5.2. Tóm Tắt Hỗ Trợ Nghiên Cứu Khoa Học Tìm Kiếm và Tổng Hợp Thông Tin

Trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học, tóm tắt tự động có thể giúp các nhà nghiên cứu tìm kiếm và tổng hợp thông tin từ hàng ngàn bài báo khoa học một cách nhanh chóng và hiệu quả. Các hệ thống tóm tắt có thể tự động trích xuất các thông tin quan trọng từ các bài báo, giúp các nhà nghiên cứu tiết kiệm thời gian và tập trung vào việc phân tích và diễn giải các kết quả nghiên cứu. Điều này đặc biệt quan trọng trong các lĩnh vực khoa học đòi hỏi phải xử lý lượng lớn thông tin như y sinh học và hóa học.

5.3. Tóm Tắt Trong Dịch Vụ Khách Hàng Nâng Cao Hiệu Quả Hỗ Trợ

Trong lĩnh vực dịch vụ khách hàng, tóm tắt tự động có thể giúp các nhân viên hỗ trợ khách hàng nhanh chóng hiểu được vấn đề của khách hàng và đưa ra giải pháp phù hợp. Các hệ thống tóm tắt có thể tự động tóm tắt các cuộc trò chuyện giữa khách hàng và nhân viên hỗ trợ, giúp các nhân viên khác nắm bắt được tình hình một cách nhanh chóng khi tiếp nhận các yêu cầu hỗ trợ tiếp theo. Điều này giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng dịch vụ khách hàng.

VI. Triển Vọng Phát Triển Của Tóm Tắt Tự Động Xu Hướng Tương Lai

Lĩnh vực tóm tắt tự động đang phát triển mạnh mẽ với nhiều hướng nghiên cứu tiềm năng. Một trong những hướng đi quan trọng là cải thiện khả năng hiểu ngữ nghĩa của các mô hình tóm tắt, đặc biệt là khả năng xử lý các ngôn ngữ có cấu trúc phức tạp và các biểu đạt ẩn dụ. Một hướng đi khác là phát triển các mô hình tóm tắt có khả năng tạo ra các bản tóm tắt đa dạng, phù hợp với nhu cầu của từng người dùng. Các thuật toán Summarization techniques cũng đang được nghiên cứu để đạt được tóm tắt trích ly và tóm tắt tạo sinh hiệu quả.

6.1. Cải Thiện Khả Năng Hiểu Ngữ Nghĩa Của Các Mô Hình Tóm Tắt

Để tạo ra các bản tóm tắt chất lượng cao, các mô hình tóm tắt cần có khả năng hiểu ngữ nghĩa sâu sắc của văn bản gốc. Điều này đòi hỏi phải phát triển các kỹ thuật NLP tiên tiến có thể xử lý các ngôn ngữ có cấu trúc phức tạp và các biểu đạt ẩn dụ. Các nghiên cứu hiện nay tập trung vào việc sử dụng các mô hình học sâu (Deep Learning) để học được các biểu diễn ngữ nghĩa phong phú của văn bản.

6.2. Phát Triển Các Mô Hình Tóm Tắt Đa Dạng Cá Nhân Hóa Tóm Tắt

Một xu hướng quan trọng trong tóm tắt tự động là phát triển các mô hình có khả năng tạo ra các bản tóm tắt đa dạng, phù hợp với nhu cầu của từng người dùng. Ví dụ, một người dùng có thể quan tâm đến các thông tin chi tiết về một sự kiện, trong khi một người dùng khác chỉ quan tâm đến các thông tin tổng quan. Các mô hình tóm tắt cần có khả năng điều chỉnh nội dung và độ dài của bản tóm tắt để đáp ứng các nhu cầu khác nhau của người dùng. Query-focused summarization là một hướng đi để đạt được điều này.

6.3. Hướng Nghiên Cứu Mới Tóm Tắt Dựa Trên Tri Thức Bên Ngoài

Một hướng nghiên cứu mới trong tóm tắt tự động là sử dụng tri thức bên ngoài để cải thiện chất lượng của bản tóm tắt. Tri thức bên ngoài có thể bao gồm các thông tin từ các cơ sở dữ liệu tri thức, các bách khoa toàn thư, hoặc các trang web. Các mô hình tóm tắt có thể sử dụng tri thức bên ngoài để bổ sung thông tin bị thiếu trong văn bản gốc, làm cho bản tóm tắt đầy đủ và chính xác hơn. Latent Semantic Analysis (LSA) có thể được sử dụng để tìm kiếm thông tin liên quan.