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1 博士论文答辩报告 树到串统计翻译模型研究 答辩人 : 刘洋 指导教师 : 林守勋研究员 时间 :2007 年 6 月 16 日

2 提纲 引言 词语对齐的对数线性模型 树到串统计翻译模型 模型 1 模型 2 模型 3 实验 总结

3 MT Strategies ( ) Knowledge Acquisition Strategy All manual Electronic dictionaries Hand-built by experts Original direct approach Classic interlingual system Hand-built by non-experts Typical transfer system Shallow/ Simple Word-based only Deep/ Complex Phrase tables Syntactic Constituent Structure Semantic analysis Interlingua Learn from annotated data Original statistical MT Example-based MT Learn from unannotated data Fully automated New Research Goes Here! Slide courtesy of Laurie Gerber

4 统计机器翻译 中间语言 源语言语义 目标语言语义 源语言句法 目标语言句法 源语言形式语法 目标语言形式语法 源语言短语 目标语言短语 源语言词 目标语言词

5 统计机器翻译 中间语言 Brown 1993 源语言语义 目标语言语义 源语言句法 目标语言句法 源语言形式语法 目标语言形式语法 源语言短语 目标语言短语 源语言词 目标语言词

6 统计机器翻译 中间语言 Och 1999; Koehn 2003 源语言语义 目标语言语义 源语言句法 目标语言句法 源语言形式语法 目标语言形式语法 源语言短语 目标语言短语 源语言词 目标语言词

7 统计机器翻译 中间语言 Wu 1997; Chiang 2005 源语言语义 目标语言语义 源语言句法 目标语言句法 源语言形式语法 目标语言形式语法 源语言短语 目标语言短语 源语言词 目标语言词

8 统计机器翻译 中间语言 Yamada 2001; Galley 2006 源语言语义 目标语言语义 源语言句法 目标语言句法 源语言形式语法 目标语言形式语法 源语言短语 目标语言短语 源语言词 目标语言词

9 统计机器翻译 中间语言 Ding 2005; Quirk 2005 源语言语义 目标语言语义 源语言句法 目标语言句法 源语言形式语法 目标语言形式语法 源语言短语 目标语言短语 源语言词 目标语言词

10 统计机器翻译 中间语言 Liu 2006; Liu 2007 源语言语义 目标语言语义 源语言句法 目标语言句法 源语言形式语法 目标语言形式语法 源语言短语 目标语言短语 源语言词 目标语言词

11 词语对齐 中国的经济发展 economic development of China 词语对齐是统计机器翻译中最重要的一种语料库标注

12 研究内容 词语对齐的对数线性模型 树到串统计翻译模型 嵌入句法树的基于短语的翻译模型 ( 模型 1) 基于树到串对齐模板的翻译模型 ( 模型 2) 融入森林到串规则的树到串翻译模型 ( 模型 3)

13 提纲 引言 词语对齐的对数线性模型 树到串统计翻译模型 模型 1 模型 2 模型 3 实验 总结

14 词语对齐主要方法 Blunsom 2006 Och 2003 Liu 2005 Fraser 2006 Brown 1993 Vogel 1996 Cherry 2003 Moore 2005 Liang 2006 Ker 1997 Melamed 2000 Tiedemann 2003 Taskar 2005 Lacoste-Julien 2006

15 IBM 模型的特点 优点 语言无关性 能够处理大规模数据 缺点 难以扩展 无法充分利用具体语言特性 需要启发式策略简化搜索算法 需要手工调参数

16 我的工作 提出了一种词语对齐的对数线性模型 该模型首次将判别方法引入词语对齐, 具有良好的可扩展性

17 词语对齐的对数线性模型 模型公式 ( ) Pr a e,f = exp exp M m= 1 M λ a' m= 1 m λ h m m h ( a,e,f) m ( a',e,f) 搜索公式 M â = argmax a λmhm ( a,e,f) m= 1

18 特征函数 IBM 模型 词性标记转换模型 双语词典 连线计数 交叉计数 词根还原的 IBM 模型 完全匹配

19 训练 目标 : 在开发集上自动学习特征权重 方法 通用迭代算法 最小错误率训练

20 搜索

21 我是一个学生 I am a student

22 我是一个学生 我是一个学生 I am a student I am a student.... 我是一个学生 20 条可能的连线! I am a student

23 我是一个学生 我是一个学生 I am a student I am a student.... 我是一个学生 20 条可能的连线! I am a student

24 我是一个学生 我是一个学生 I am a student 我是一个学生 I am a student I am a student.... 我是一个学生 19 条可能的连线! I am a student

25 我是一个学生 我是一个学生 I am a student 我是一个学生 I am a student I am a student.... 我是一个学生 19 条可能的连线! I am a student

26 我是一个学生 我是一个学生 我是一个学生 I am a student I am a student I am a student

27 实验结果

28 对比 特性 可扩展性 语言无关性 利用具体语言特性 需要手工优化参数 广泛应用于处理大规模数据 IBM 模型差支持不支持是是 对数线性模型好支持支持否否

29 小结 论文提出了一种词语对齐的对数线性模型 该模型首次将判别方法引入词语对齐, 具有良好的可扩展性 实验结果表明, 对数线性模型在对齐质量上优于其它模型

30 提纲 引言 词语对齐的对数线性模型 树到串统计翻译模型 模型 1 模型 2 模型 3 实验 总结

31 基于短语的模型 基于短语的模型是目前统计机器翻译的主流 基本问题 短语划分 短语重排序 短语翻译 短语重排序是基于短语的模型中最关键的部分

32 短语重排序 中国的经济发展 economic development of China

33 短语重排序方法 利用句法信息 Xia2004 Collins 2005 不利用句法信息 Och 2002 Zens 2004 Tillmann 2005 Xiong 2006 Al-Onaizan 2006

34 我的工作 提出了嵌入句法树的基于短语的翻译模型, 该模型首次建模上利用句法信息指导短语重排序

35 模型 1 嵌入句法树的基于短语的翻译模型 只使用句法双语短语, 利用树节点重排序 ( 简称 TNR) 执行短语重排序 从经过词语对齐和源语言句法分析的双语语料库上自底向上自动抽取 TNR 自底向上的柱搜索算法

36 句法双语短语 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 economicdevelopment of China

37 TNR D NR DEG

38 抽取 TNR D D NR DEG NN NN 中国的经济发展 NR DEG economicdevelopment of China

39 抽取 TNR D NR DEG NN NN 中国的经济发展 NN NN economicdevelopment of China

40 抽取 TNR D NR DEG NN NN 中国的经济发展 D economicdevelopment of China

41 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 搜索 BP 中国 China 1 译文 China

42 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 搜索 BP 的 of 译文 of 1 2

43 搜索 D TNR D NR DEG NN NN 中国的经济发展 NR DEG 译文 of China 1 2 3

44 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 搜索 BP 经济 economy 译文 economy

45 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 搜索 BP 发展 development 译文 development

46 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 7 6 搜索 BP 经济发展 economic development 译文 economic development

47 搜索 D TNR NR DEG NN NN 中国的经济发展 D 译文 economic development of China

48 小结 论文提出了嵌入句法树的基于短语的翻译模型, 该模型首次建模上利用句法信息指导短语重排序

49 提纲 引言 词语对齐的对数线性模型 树到串统计翻译模型 模型 1 模型 2 模型 3 实验 总结

50 基于句法的方法 基于句法的方法 形式化基于句法 SITG [Wu 1997] SCFG [Chiang 2005] 语言学基于句法 串到树 [Yamada 2001] 树到树 [Ding 2005] 目前大多数基于句法的方法没有在实际评测中明显超过基于短语的方法, 原因可能在于 : 复杂度过高 难以处理非同构性问题

51 我的工作 提出了基于树到串对齐模板的翻译模型 该模型复杂度低, 具备很强的重排序能力

52 模型 2 基于树到串对齐模板的翻译模型 树到串对齐模板 ( 简称 TAT) 既可以生成终结符也可以生成非终结符, 既可以执行局部重排序也可以执行全局重排序 从经过词语对齐和源语言句法分析的双语语料库上自底向上自动抽取 TAT 自底向上的柱搜索算法

53 树到串对齐模板 LCP NR NN LC D 布什 总统 NR CC NR 间 DEG 美国 和 President Bush between UnitedStates and

54 抽 TAT D NR DEG NN NN 中国 的 经济 发展 NR 中国 China economicdevelopment of China

55 抽 TAT D NR DEG NN NN 中国 的 经济 发展 DEG 的 of economicdevelopment of China

56 抽 TAT D NR DEG NN NN 中国 的 经济 发展 NN 经济 economic economicdevelopment of China

57 抽 TAT D NR DEG NN NN 中国 的 经济 发展 NN 发展 development economicdevelopment of China

58 抽 TAT D NR DEG NN NN 中国 的 经济 发展 D NR DEG 中国 的 of China D NR DEG D NR DEG 的 of D NR DEG economicdevelopment of China 中国 China

59 抽 TAT D NN 经济 NN 发展 NN NN 发展 NR DEG NN NN 中国 的 经济 发展 economic development development NN NN NN NN economicdevelopment of China 经济 economic

60 抽 TAT D NR DEG NN NN 中国 的 经济 发展 D economicdevelopment of China h=2, c=2

61 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 搜索 TAT NR 中国 China 1 译文 China

62 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 搜索 TAT DEG 的 of 译文 of 1 2

63 搜索 D TAT D NR DEG NN NN 中国的经济发展 NR of DEG 的 译文 of China 1 2 3

64 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 搜索 TAT NN 经济 economy 译文 economy

65 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 搜索 TAT NN 发展 development 译文 development

66 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 7 6 搜索 TAT NN NN 经济 发展 economic development 译文 economic development

67 搜索 D TAT NR DEG NN NN 中国的经济发展 D 译文 economic development of China

68 小结 论文提出了基于树到串对齐模板的翻译模型 该模型复杂度低, 具备很强的重排序能力

69 提纲 引言 词语对齐的对数线性模型 树到串统计翻译模型 模型 1 模型 2 模型 3 实验 总结

70 非句法双语短语 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 economicdevelopment of China

71 Galley 2004 D NR DEG NN NN 中国的经济发展 economicdevelopment of China

72 Marcu 2006 *B_*NN B DT JJ NN DT the 这 JJ mutual 相互 the mutual understanding B 这相互理解 *B*_NN NN

73 我的工作 提出了融入森林到串规则的树到串翻译模型, 该模型为短语兼容性问题提供了良好的解决方案, 极大提高了树到串翻译模型的表达能力

74 模型 3 融入森林到串规则的树到串翻译模型 在模型 2 的基础上, 模型 3 引入两类新规则 : 森林到串规则 : 表达和泛化非句法双语短语 辅助规则 : 将森林到串规则融入到树到串模型 从经过词语对齐和源语言句法分析的双语语料库上自底向上自动抽取树到串规则和森林到串规则 解码时动态构造辅助规则 自底向上的柱搜索算法

75 森林规则和辅助规则 D DEG NN NN 的经济发展 NR 中国 DEG economicdevelopment of China

76 抽取算法

77 为什么不抽取辅助规则?

78 解码 D NR DEG NN NN 中国的经济发展

79 解码 D NR DEG NN NN 中国的经济发展

80 解码 D NR DEG NN NN 中国的经济发展

81 解码 D NR DEG NN NN 中国的经济发展

82 解码 D NR DEG NN NN 中国的经济发展

83 解码 D NR DEG NN NN 中国的经济发展

84 解码 D NR DEG NN NN 中国的经济发展

85 解码 D NR DEG NN NN 中国的经济发展

86 解码 D NR DEG NN NN 中国的经济发展

87 解码 D NR DEG NN NN 中国的经济发展

88 解码算法

89 子跨度分割 D NR DEG NN NN 中国 的 经济 发展 1:4 1:1 2:4 1:2 3:4 1:3 4:4 1:1 2:2 3:4 1:1 2:3 4:4 1:2 3:3 4:4 1:1 2:2 3:3 4:4

90 子跨度分割搜索算法

91 构造辅助规则 D NR DEG NN NN 中国 的 经济 发展 D NR DEG NN NN

92 小结 提出了融入森林到串规则的树到串翻译模型, 该模型为短语兼容性问题提供了良好的解决方案, 极大提高了树到串翻译模型的表达能力

93 提纲 引言 词语对齐的对数线性模型 树到串统计翻译模型 模型 1 模型 2 模型 3 实验 总结

94 理论上的对比 特性 模型 1 模型 2 模型 3 规则 TNR TR TR+FR+AR 词汇化 N L+P+N L+P+N 短语兼容性 S S S+N 复杂度 低 中 高

95 对比实验

96 模型 2 在 NIST 评测中的成绩

97 提纲 引言 词语对齐的对数线性模型 树到串统计翻译模型 模型 1 模型 2 模型 3 实验 总结

98 论文的研究成果 (1) 论文提出了一种词语对齐的对数线性模型 该模型首次将判别方法引入词语对齐, 具有良好的可扩展性 实验结果表明, 对数线性模型在对齐质量上优于其它模型

99 论文的研究成果 (2) 论文提出了嵌入句法树的基于短语的翻译模型, 该模型首次建模上利用句法信息指导短语重排序, 在翻译性能上接近国际上主流的基于短语的翻译系统 Pharaoh

100 论文的研究成果 (3) 论文提出了基于树到串对齐模板的翻译模型, 该模型复杂性低, 具备很强的重排序能力, 在翻译性能上明显超过 Pharaoh

101 论文的研究成果 (4) 论文提出了融入森林到串规则的树到串翻译模型, 该模型为短语兼容性问题提供了良好的解决方案, 极大提高了树到串翻译模型的表达能力

102 下一步工作 将词语对齐对数线性模型应用到大规模数据处理上 研究支持多对多对应关系的词语对齐模型 在大规模数据上考察模型 3 的翻译性能

103 谢谢!

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