Tutorial de procesare a limbajului natural

Ce este procesarea limbajului natural?

Procesarea limbajului natural (NLP) este o ramură a Inteligența artificială care ajută computerele să înțeleagă, să interpreteze și să manipuleze limbi umane precum engleza sau hindi pentru a le analiza și a le deriva sensul. NLP îi ajută pe dezvoltatori să organizeze și să structureze cunoștințele pentru a îndeplini sarcini precum traducerea, rezumarea, recunoașterea entităților numite, exprimarea relațiilortracțiune, recunoaștere vocală și segmentare pe teme.

Istoria NLP

Iată evenimente importante din istoria prelucrării limbajului natural:

• 1950: NLP-ul a început când Alan Turing a publicat un articol intitulat „Mașini de calcul și inteligență”.
• 1950: Primele încercări au fost făcute pentru automatizarea traducerii între rusă și engleză.
• 1960: Munca lui Chomsky și a altora asupra teoriei limbajului formal și a sintaxei generative a făcut progrese în domeniu.
• 1990: Modelele probabiliste și cele bazate pe date deveniseră destul de standard.
• 2000: Au devenit disponibile cantități mari de date orale și textuale.
• 2013: Google a introdus Word2Vec, învățarea încorporărilor de cuvinte care surprind relațiile semantice dintre cuvinte.
• 2017: Arhitectura Transformer a debutat în „Attention Is All You Need”, folosind autoatenția pentru a procesa eficient limbajul.
• 2018: OpenAI a lansat GPT și Google a lansat BERT, modele Transformer pre-antrenate care au avansat înțelegerea și generarea limbajului.
• 2020: OpenAI a lansat GPT-3, un model cu 175 de miliarde de parametri care generează text asemănător cu cel uman din prompturi scurte.
• 2022: OpenAI a lansat ChatGPT, aducând modele lingvistice conversaționale de dimensiuni mari unui public larg.
• 2023: GPT-4 și alte modele multimodale au adăugat o înțelegere mai puternică a imaginilor și un raționament mai puternic, în timp ce modelele open-source, cum ar fi Llama, au lărgit accesul.
• 2024: Modelele multimodale optimizate, cum ar fi GPT-4o, au permis procesarea textului, vocii și imaginii în timp real.
• 2025: Modelele lingvistice mari axate pe raționament au îmbunătățit rezolvarea problemelor în mai mulți pași pentru sarcini NLP complexe.
• 2026: NLP-ul se bazează din ce în ce mai mult pe asistenți IA agențici și multimodali încorporați în instrumentele și fluxurile de lucru de zi cu zi.

Cum funcționează NLP?

Înainte de a învăța cum funcționează NLP-ul, haideți să înțelegem cum folosesc oamenii limbajul. În fiecare zi, rostim mii de cuvinte pe care alți oameni le interpretează pentru a face nenumărate lucruri. Considerăm că este o comunicare simplă, dar cuvintele sunt mult mai profunde decât atât. Există întotdeauna un anumit context pe care îl derivăm din ceea ce spunem și cum o spunem. NLP-ul în Inteligența Artificială nu se concentrează niciodată pe modulația vocii; în schimb, se bazează pe modele contextuale.

Exemplu:

Man is to woman as king is to __________?
Meaning(king) - meaning(man) + meaning(woman) = ?
The answer is: queen

Aici, putem corela ușor, deoarece bărbatul este genul masculin, iar femeia este genul feminin. În același mod, regele este genul masculin, iar echivalentul său feminin este regina.

Exemplu:

Is king to kings as queen is to _______?
The answer is: queens

Aici vedem două cuvinte, „king” și „kings”, unde unul este singular, iar celălalt este plural. Prin urmare, atunci când apare cuvântul „queen”, acesta se corelează automat cu „queens”, din nou ca o pereche singular-plural.

Cea mai mare întrebare este: cum știm ce înseamnă cuvintele? Răspunsul este că învățăm acest lucru prin experiență. Următoarea întrebare este cum poate un computer să știe același lucru. Trebuie să furnizăm suficiente date pentru ca mașinile să învețe prin experiență. Putem furniza detalii precum:

• Majestatea Sa Regina.
• Discursul Reginei în timpul vizitei de stat.
• Coroana reginei Elisabeta.
• Mama Reginei.
• Regina este generoasă.

Cu exemplele de mai sus, mașina înțelege entitatea Regina. Apoi, mașina creează vectori de cuvinte, construind un vector de cuvinte folosind cuvintele din jur.

Mașina creează acești vectori pe măsură ce învață din mai multe seturi de date, folosind învățarea automată, cum ar fi algoritmii de învățare profundă, și construind fiecare vector de cuvinte din cuvintele din jur. Formula este:

vector(king) - vector(man) + vector(woman) = vector(?)

Aceasta echivalează cu efectuarea de operații algebrice simple asupra vectorilor de cuvinte, la care mașina răspunde regină.

Componentele NLP

Cinci componente principale ale procesării limbajului natural în inteligența artificială sunt:

• Analiza morfologică și lexicală
• Analiza Sintactică
• Analiza semantică
• Integrarea discursului
• Analiza pragmatică

Componentele NLP

Analiza morfologică și lexicală

Analiza lexicală acoperă un vocabular care include cuvintele și expresiile sale. Aceasta analizează, identifică și descrie structura cuvintelor. Include împărțirea unui text în paragrafe, propoziții și cuvinte. Cuvintele individuale sunt analizate în componentele lor, iar elementele non-cuvinte, cum ar fi semnele de punctuație, sunt separate de cuvinte.

Analiza Sintactică

Cuvintele sunt în general acceptate ca fiind cele mai mici unități de sintaxă. Sintaxa se referă la principiile și regulile care guvernează structura propoziției oricărei limbi individuale. Sintaxa se concentrează pe ordinea corectă a cuvintelor, care le poate afecta sensul. Aceasta implică analizarea cuvintelor dintr-o propoziție urmând structura sa gramaticală și transformând cuvintele într-o structură care arată cum sunt legate între ele.

Analiza semantică

Analiza semantică este o structură creată de analizatorul sintactic care atribuie sens. Această componentă transferă secvențe liniare de cuvinte în structuri și arată cum sunt asociate cuvintele între ele. Semantica se concentrează doar pe sensul literal al cuvintelor, sintagmelor și propozițiilor, abs.tracextragând sensul din dicționar din contextul dat. De exemplu, „ideea de verde incolor” ar fi respinsă de analiza semantică deoarece descrierea nu are sens.

Integrarea discursului

Integrarea discursului înseamnă o înțelegere a contextului. Semnificația oricărei propoziții depinde de propozițiile din jurul ei și influențează, de asemenea, semnificația propoziției următoare. De exemplu, cuvântul „asta” din propoziția „El voia asta” depinde de contextul discursului anterior.

Analiza pragmatică

Analiza pragmatică se ocupă de conținutul comunicativ și social general și de efectul său asupra interpretării. Aceasta înseamnă derivarea utilizării semnificative a limbajului în anumite situații. În această analiză, accentul principal se pune întotdeauna pe ceea ce s-a spus, reinterpretat ca ceea ce se înțelege. De exemplu, „Închide fereastra?” ar trebui interpretat ca o cerere și nu ca un ordin. Analiza pragmatică îi ajută pe utilizatori să descopere acest efect scontat prin aplicarea unui set de reguli care caracterizează dialogurile cooperative.

NLP și sisteme de scriere

Tipul de sistem de scriere utilizat pentru o limbă este unul dintre factorii decisivi în determinarea celei mai bune abordări pentru preprocesarea textului. Sistemele de scriere pot fi:

1. Logografic: Un număr mare de simboluri individuale reprezintă cuvinte, de exemplu japoneza și mandarină.
2. Silabic: Simbolurile individuale reprezintă silabe.
3. Alfabetic: Simbolurile individuale reprezintă sunete.

Majoritatea sistemelor de scriere utilizează sistemul silabic sau alfabetic. Chiar și limba engleză, cu sistemul său de scriere relativ simplu, bazat pe alfabetul latin, folosește simboluri logografice, care includ cifre arabe, simboluri valutare ($, £) și alte simboluri speciale. Acest lucru prezintă următoarele provocări:

• ExtracExtragerea sensului (semantica) dintr-un text este o provocare.
• NLP-ul în inteligența artificială depinde de calitatea corpusului. Dacă domeniul este vast, este dificil de înțeles contextul.
• Există o dependență de setul de caractere și de limbă.

Cum se implementează NLP

Mai jos sunt metode populare utilizate pentru procesarea limbajului natural:

Învățare automată: Aceste proceduri sunt utilizate în timpul învățării automate. Modelul se concentrează automat pe cele mai frecvente cazuri. Când scriem reguli manual, acestea sunt adesea incorecte din cauza erorilor umane.

Inferență statistică: NLP-ul poate utiliza algoritmi de inferență statistică. Aceștia vă ajută să produceți modele robuste chiar și atunci când conțin cuvinte sau structuri nefamiliare.

Exemple de NLP

Astăzi, tehnologia de procesare a limbajului natural este utilizată pe scară largă. Iată câteva tehnici comune de procesare a limbajului natural:

Recuperarea informațiilor și căutarea pe web: Google, Yahoo, Bing și altele motoarele de căutare își bazează tehnologia de traducere automată pe modele de învățare profundă NLP. Acest lucru permite algoritmilor să citească textul de pe o pagină web, să îi interpreteze sensul și să îl traducă într-o altă limbă.

Corecție gramaticală: Tehnica NLP este utilizată pe scară largă de programe de procesare a textului, cum ar fi MS Word, pentru corectarea ortografiei și verificarea gramaticală.

Răspuns la întrebare: Utilizatorii tastează cuvinte cheie pentru a pune întrebări în limbaj natural.

Rezumat text: Acesta este procesul de rezumare a informațiilor importante dintr-o sursă pentru a produce o versiune prescurtată.

Traducere automată: Aceasta este utilizarea aplicațiilor informatice pentru a traduce text sau vorbire dintr-o limbă naturală în alta.

Analiza sentimentelor: NLP ajută companiile să analizeze un număr mare de recenzii de produse și permite clienților să ofere feedback cu privire la un anumit produs.

Viitorul NLP-ului

• Prelucrarea limbajului natural lizibil de către om este cea mai mare problemă a inteligenței artificiale. Este aproape același lucru cu rezolvarea problemei centrale a inteligenței artificiale și transformarea computerelor în la fel de inteligente ca oamenii.
• Cu ajutorul NLP-ului, mașinile viitorului vor putea învăța din informațiile online și le vor putea aplica în lumea reală, deși mai este nevoie de multă muncă în acest sens.
• Natural Language Toolkitul, sau NLTK, continuă să devină mai eficient.
• În combinație cu generarea limbajului natural, computerele vor deveni mai capabile să primească și să ofere informații sau date utile și pline de resurse.

Limbajul natural versus limbajul computerului

Iată principalele diferențe dintre limbajul natural și limbajul informatic:

Avantajele NLP

• Utilizatorii pot pune întrebări despre orice subiect și pot obține un răspuns direct în câteva secunde.
• Sistemul NLP oferă răspunsuri la întrebări în limbaj natural.
• Sistemul NLP oferă răspunsuri exacte, fără informații inutile sau nedorite.
• Acuratețea răspunsurilor crește odată cu cantitatea de informații relevante furnizate în întrebare.
• NLP ajută computerele să comunice cu oamenii în propria lor limbă și scalează alte sarcini legate de limbaj.
• Îți permite să efectuezi mai multe analize bazate pe limbaj decât un om, fără oboseală, într-un mod imparțial și consecvent.
• Ajută la structurarea unei surse de date extrem de nestructurate.

Dezavantajele NLP

• Limbaj de interogare complex: Este posibil ca sistemul să nu poată oferi răspunsul corect dacă întrebarea este prost formulată sau ambiguă.
• Sistemul este construit doar pentru o singură sarcină specifică; nu se poate adapta la domenii și probleme noi din cauza funcțiilor sale limitate.
• Sistemul NLP poate lipsi de o interfață cu utilizatorul cu funcții care să permită utilizatorilor să interacționeze mai departe cu sistemul.

Întrebări frecvente