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关于算法:词对齐任务相关文献2022年-个人整理综述

jiezi

是什么

在 machine translation 中的词对齐问题。算是机器翻译的子衍生问题吧，感觉利用面不是很广。一篇文文献里的自述：Word Alignment is the task of finding the correspondence between source and target words in a pair of sentences that are translations of each other.

个别这种对应关系会被示意成这样子的相关矩阵，谁分数高就示意谁与谁对齐，我就把他叫做 词相关矩阵 了（不晓得其他人是不是这么叫的）：

掂量

最常见的是 AER（https://zhuanlan.zhihu.com/p/…），当然还有 recall precision（见 https://arxiv.org/pdf/2103.17…）。

如何实现此指标

因为是机器翻译外面的问题，其实现依存于机器翻译模型，英文 MT（machine translation）。MT 分为两大支流实现形式：NMT（nueral MT）和 SMT（statistical MT）。

  • SMT 算是比拟早支流的了，经典的统计办法模型，IBM 模型 1 2 3 代等等。
  • NMT 是因为深度学习崛起大部分人在深挖其与本工作的联合形式，大部分应用 LSTM、RNN、CNN 等支流组件去实现。
  • 互信息直算

实现此指标，换句话说是如何求出第一局部那个词与词的矩阵。

NMT 附丽下的 word alignment

说道机翻显然就想到 transformer，其 encoder-decoder 构造其实即使是在应用了 lstm 等模型上也是这样的，附丽在 NMT 的 word alignment 工作就能够间接应用 seq2seq 的输入对输出的词 attention（动图 https://www.bilibili.com/vide…，36:00）来表征 word alignment。

词互信息（PMI)直算

这个是很 intuitive 的办法，我不应用任何模型，间接用概率统计的办法，算出两词间的互信息值，很多文章里叫 PMI（pointwise mutual information），间接用这个值作为根据，填出词相关矩阵。
互信息是什么？这个场景下的互信息怎么算？见 https://blog.csdn.net/index20…。

附丽 NMT 的词对齐

这种模式的 word alignment 的最终解决形式是求得 word 的相关矩阵，用分数示意各个词的相关度，文章中名词叫做 soft align。
经典 seq2seq+att 的模型和 transformer based 模型会在 decoder 阶段失去以后输入词与原 sentence 的词的 attention，利用此能够组成相关矩阵。
对于老式的 seq2seq+att 来说，

对于 transformer 来说，

值得注意的一点是，只管 bert 是在 transformer 的根底上倒退来的，只取了 transformer 的 encoder，在文字了解、浏览等工作有宽泛应用和很好成绩，然而在机器翻译这一工作上 bert encoder 的体现 很个别，甚至不如 lstm 等老牌 rnn，连带的 word alignment 也不算好(ACL 2019)。

MarianNMT

自身是一个汇合了很多 seq2seq 和 transformer 的机器翻译的工具箱，word alignment 能够依附于机器翻译，应用 src 的 word embedding 与 target embedding 计算词汇的相关矩阵。

从可解释性角度进行 word align（ACL 2019）

前言

文章借鉴了 LRP 删除法判断重要性的办法 (ACL 2016)。
LRP 最先在 cv 畛域提出。具体来说，对于 cv 来说，删掉某一部分使得模型错判，则阐明此局部对于后果是重要的。
在 nlp 中，上文提出间接把 word embedding 全 0 示意来“删除”这个 word。
LRP 能给出每个 word 对后果的相干值。
·
文章首先摸索了应用 bert 的 att 的办法也不咋地，应用 transformer 做 word alignment 工作的话有些甚至不如用互信息（PMI）直算：

文章一共比拟了

  • 互信息直算（PMI）
  • 用 transformer attention

  • 他的两种 model agnostic 的办法，一个叫 PD，一个叫 EAM

    PD（prediction difference）办法

    其办法如下，对于一个填词问题来说，把原 sentence 的某一个 word $x$ 替换成全 0embedding，把替换前后的模型输入词 $y$ 的差值作为 x 与 y 的“相关度”。

不同于直算或者 attention 办法的 word alignment，本篇文章间接应用删除 word 对后果的差别大小来作为两个语言相关矩阵的值。

EAM（Explicit Alignment Model）办法

对于一个曾经训练好的 NMT 模型，源语言的 word x 和目标语言的 word y 是这样算的：

而后归一化一下

这个 $W$ 是要训练的。

后果


fast align 是 IBM mode 2 的一个实现，就是纯概率统计模型的词对齐模型。AER 是越小越好，这表只能看出，作者的 EAM 和 PD 比应用 transformer 的 attention 做词对齐好，然而 比不上IBM model 2.

其实这个后果看了挺悲观的，原本就是以词对齐为工作向导，后果搞了一顿这个办法还不如经典概率统计的后果……
然而看完还是有意义的，这篇文章给出了在训练好 NMT 模型后，想要附加一个词对齐的工作该如何下手。

小结

这篇文章从可解释性角度找了 model agnostic 的办法进行 word alignment，而不是间接给出端到端的模型。
然而不论是 EAM 还是 PD，都首先要有一个齐全训练实现的 NMT 模型，对于 EAM 办法来说，还要再训一个 $W$。
能够这么说，文章的角度是机器翻译工作附带了词对齐工作，算个 add on 的加分项。

繁多词对齐为指标的相干文章

以下纯从工程师落地角度对待
纯实现不同语言间的 word alignment繁多指标，没有依附于机器翻译，单纯就是词（组）找词（组）。以下工作都是为了找到不同语言间 word 的线性映射 $W$。独特特点是无监督，不须要对齐的语料做训练。

VecMap(ACL 2017)

提出线性映射即可在不同语言之间实现词翻译，
提出了 self supervised 办法，不须要平行语料进行训练

流程

办法是一个迭代办法，求两个语料之间的 $W$ 线性映射。

缺点

双语对应一个 $W$，多语种间接 $A_n^2$，不不便。

MUSE(ICLR2018)

办法

先 adversarial 办法失去 rough 的映射关系(图中(B))，后用 Procrustes 精密求映射(图中(C))。

  • adversarial 具体形式：A discriminator is trained to discriminate between elements randomly sampled from $WX = (W _{x1}, …, W_{xn})$ and $Y$. 登到
    等到 discriminator 判断不进去了，就间接用此时的 $W$ 作为最后的映射了。接下来就进行 refine（图中 (C)) 步骤。

    evaluation

    因为间接应用 cos sim 会呈现导致一个 hubness 的景象：有些向量（称作 hubness，枢纽），是很多其余点的最近邻，而有些点（anti-hubness）则不是任何点的最近邻。因为最近邻是非对称的，y 是 x 的最近邻不代表 x 是 y 的最近邻。所以作者应用了借鉴的cross-domain similarity local scaling（CSLS）。

  • word translation
    实现不同语言间单个单词的翻译。
    最根本的想法 cosine 类似度来选取最近邻词。但这会导致 hubness 景象：有些词 (称为 hubness) 是很多词的最近邻点，而有些词（anti-hubness）却不是任何点的最近邻点。为了惩办这些 hubness，作者定义了 CSLS 间隔，之后的后果都是应用 CSLS 做 eval 的。

  • Sentence translation retrieval
    实现句子级别的“翻译”。

    采纳了词袋的办法实现，一个句子被打包成词袋，而后还是通过词汇合向量间隔找词汇合。

    MUVE(cvpr2020)

    对于前两个工作来说，muve 退出了图像信息进行词 embedding 的初始化（也就是仅仅对第一步做了改良，退出了图像信息）。

    改良的第一步流程


    如此图所示，$\mathcal{Y}$ 有一个 AdaptLayer，这个 layer 就是个 linear，MUVE 把他的 $W$ 间接拿来做初始的 $W$ 了。其余的步骤是一样的。
    此步骤的训练 objective 是：
    对于 X 和 Z 来说，就是 NCE loss，Y 和 Z 也相似。NCE 具体是：

eval

  • 词对词翻译
  • 短语级别的翻译（在 how to world 数据集上）

WALIP (arxiv2022.5.23)

想法

流程

  • 比照前人工作，提出了 robust procrustes；对第一步同样应用了 image 和 text，然而是另一种实现（应用了 clip 的）

    eval

  • 词对词

exp 的后果比拟和其余 baseline 其实相差不大。

4 篇工作总结

  • 根本遵循 2 个步骤，step1 初始化单词映射汇合，step2 迭代求得所有单词映射，都是双语之间的办法。区别在于 step1 是否应用视觉信息，step2 是否有 robust 改良。
  • evaluation 的办法都波及了词对词翻译和词袋级别的翻译，应用办法都是 cos sim 和改良的 CSLS。

数据集

  • Dictionary、Dictionary(visual)：纯单词

  • Simple Words、Simple Words(visual)：纯单词

  • Human Query：短语

  • HowToW：教你如何干货色的视频，video 和 text 都有，video 是 video，text 是字幕。

    杂项

    杂项
    ● word2word（ACL 2020），一个多语种点对点词典
    也提出了一种叫 CPE 的统计概率的计算形式，并且提供了数据集。

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