自然语言处理（Natural Language Processing, NLP）
什么是自然语言处理？
自然语言处理（NLP）是人工智能与计算机科学的重要分支，其目标是让计算机能够理解、生成和处理人类语言。NLP结合了语言学、统计学和机器学习技术，旨在解决语音识别、文本生成、机器翻译等问题，为实现人与机器的自然语言交流提供理论与方法支持。
自然语言处理的构成
1. 基本术语
1.1 分词（Segmentation）
- 定义：将一段连续的文本分割成有意义的词语。
- 特点：
- 英文单词之间以空格分隔，分词相对简单。
- 中文文本中没有自然分隔符，因此分词至关重要。
- 技术方法：
- 基于字典的最长匹配：解决大部分简单分词问题。
- 歧义问题：例如“我在上海交通大学学习”，可切分为：
- “我/在/上海交通大学/学习”
- “我/在/上海/交通/大学/学习”
1.2 词性标注（Part of Speech Tagging, POS）
- 定义：为每个词语标注其语法类别（如名词、动词）。
- 用途：识别句子的语法结构，辅助下游任务。
- 示例：
我/r 爱/v 北京/ns 天安门/ns- 代词 ®、动词 (v)、名词 (ns)。
1.3 命名实体识别（Named Entity Recognition, NER）
- 定义：识别文本中的实体名称，如人名、地名、组织名等。
- 用途：广泛应用于信息抽取和知识图谱构建。
1.4 句法分析（Syntactic Parsing）
- 定义：解析句子中的语法结构，分析成分间的依赖关系。
- 技术方法：
- 通过生成句法树展示句子成分的主从关系。
- 示例：
- “小李是小杨的班长” → 主语为“小李”，宾语为“小杨”。
1.5 指代消解（Anaphora Resolution）
- 定义：识别代词或指代词的具体指向对象。
- 用途：解决上下文相关问题，提高文本理解能力。
- 示例：
清华大学坐落于北京，这家大学是中国最好的大学之一。- “这家大学”指代“清华大学”。
1.6 情感识别（Emotion Recognition）
- 定义：通过分析文本，识别其情感倾向（正面、负面或中性）。
- 技术方法：
- 词袋模型 + 分类器
- 词向量模型 + RNN：提升情感分类精度。
- 用途：广泛用于舆情分析和产品评价分析。
1.7 自动纠错（Correction）
- 定义：检测并修正文本中的拼写或语法错误。
- 技术方法：
- 基于N-Gram模型：通过上下文预测纠错。
- 字典树与有限状态机：高效处理拼写错误。
1.8 问答系统（QA System）
- 定义：回答自然语言表达的问题，提供精确答案。
- 应用：
- 智能助手（Siri、Google Assistant）。
- 专业问答（如医学知识问答）。
- 相关技术：语音识别、知识图谱、语义分析。
2. 知识结构
2.1 语法与语义分析
- 任务：针对目标句子，进行以下分析：
- 分词、词性标注。
- 命名实体识别、句法分析。
- 语义角色标注、多义词消歧。
2.2 关键词抽取
- 定义：从文本中提取主要信息。
- 任务：
- 确定“谁、何时、何地、何事、何因”。
- 涉及实体识别、时间抽取、因果关系抽取等。
2.3 文本挖掘
- 定义：从文本中提取隐藏模式或信息。
- 任务：
- 聚类、分类、情感分析、摘要生成。
- 挖掘结果的可视化与交互呈现。
2.4 机器翻译
- 定义：自动将一种语言的文本翻译为另一种语言。
- 方法演变：
- 早期：基于规则。
- 现代：基于统计与深度学习（如Transformer模型）。
2.5 信息检索
- 定义：在大规模文档中查找相关信息。
- 方法：
- 建立文档索引，按权重或算法排序候选文档。
- 输出排序最高的结果。
2.6 问答系统
- 定义：提供特定问题的精准答案。
- 过程：
- 语义分析 → 知识库查询 → 排序答案。
2.7 对话系统
- 定义：通过多轮对话完成特定任务或聊天。
- 技术：
- 用户意图理解。
- 上下文处理与多轮对话能力。
- 基于用户画像的个性化回复。
自然语言处理知识体系总结
自然语言处理作为一门交叉学科，包含语言学、统计学、机器学习和深度学习的知识。其主要任务覆盖了从基础的文本分析到高级应用（如机器翻译和问答系统）的广泛领域，未来发展潜力巨大。