基于框架语义标注的自由文本信息抽取研究

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Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 基于框架语义标注的自由文本信息抽取研究 牛之贤,白鹏洲,段 富 NIU Zhi-xian,BAI Peng—zhou,DUAN Fu 

太原理工大学汁算机与软件学院,太原030024 College of Computer and Software,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China E-mail:gqriisy@hotmail.corn 

NIU Zhi—xian,BAI Peng-zhou,DUAN Fu.Free text information extraction based on frame semantic tagging.Computer Engineering and Applications,2008,44(25):143-145. 

Abstract:Information extraction is a main approach for constructing database from free text corpus and for automatic collecting information.Frame semantic tagging is suggested to be the base for rule—building in information extraction.Information extraction based on frame semantic tagging uses a uniform approach to guide the process of information extraction.Processing at a finer granularity level,the method has a universal appeal for information extraction in domains showing strong semantic rules.A system called BAIE(Book Abstract Information Extraction system),which iS based on frame semantic,iS designed and used to extract information from book abstract.The result shows that the approach is feasible and has practical promise. Key words:information extraction;frame semantic;extraction rules 

摘要:信息抽取是从自由文本语料库构建数据库,实现信息自动收集的有效途径之一。提出了一种以框架语义标注为基础构建 信息抽取规则的信息抽取方法。基于框架语义标注的信息抽取是用统一的方法来指导信息抽取过程。这种方法具有较细的处理粒 度,对语义规则性强的领域有一定的普遍适用性。设计了基于框架语义的BAIE(图书内容简介信息抽取)系统,并对图书的内容简 介试行信息抽取。抽取结果表明,基于框架语义的信息抽取方式有一定的可行性和适用性。 关键词:信息抽取;框架语义;抽取规则 DOI:10.3778/j.issn.1002—8331.2008.25.043 文章编号:1002—8331(2008)25—0143—03 文献标识码:A 中图分类号:TP391 

1引言 随着计算机网络的普及和信息采集、传输及利用范围的延 伸,人们需要处理的电子文档信息也呈爆炸式增长。这些信息 中,计算机能自动处理的结构化信息仅占很少的一部分,更多 的信息是以目前计算机所无法理解的自然语言来表达的。如果 要使得这些信息能够被自动地处理、利用,首先必须把这些信 息转化为一种结构化的信息。信息抽取技术就是在这样的一种 背景下提出来的。 信息抽取是一个以自由文本作为输入,产生结构化的输出 数据的过程。这些数据可直接向用户显示,也可作为自由文本 信息检索的索引,或存储到数据库、电子表格中,以便于以后进 一步分析利用。从广义上讲,信息抽取的处理对象可以是文本、 图像、语音、视频等多种媒体。但随着文本信息抽取的强势发 展,特别是在美国国防高级研究汁划局(DARPA)所资助的消 息理解会议(MUC)对不同文本信息抽取系统组织统一评估后, 信息抽取已被用来专指文本信息的抽取。 

2框架语义是信息抽取的基础 信息抽取与自然语言处理不同的是无须对文本作深层的 语法分析,因而抛弃了篇章、语用分析的桎梏。尽管如此,信息 抽取并没有完全摆脱自然语言模型的影响,许多基于规则的信 息抽取仍要进行语法分析。本文提出了一种从语义分析入手构 建抽取规则的信息抽取方法。 2.1框架语义学 框架语义学(Frame Semantics)是由美国加州大学伯克利 分校的Fillmore提出的研究词语意义和句法结构意义的一种 理论方法,即试图用经验主义方法,寻找语言和人类经验之间 的紧密关系,并研究一种可行的描述方式,表示语言和经验之 间的这种关系。词语代表了经验的分类(即范畴化),范畴中的 每一个词语背后都有一定的基于知识和经验的激活性情境,框 架语义学试图理解一个言语社团为何会创建一个范畴并以词 语来表达它;同时通过将背景动因进行描述,来解释这个词语 的意义。框架语义学把词义、句子意义和文本意义统一用“框架 ”进行描述,框架是跟一些激活性语境相一致的一个结构化的 

基金项目:科技部专题项目(No.2006FYl1070903)。 作者简介:牛之贤(1963一),女,副教授,主要研究方向:人工免疫算法,中文信息处理;白鹏洲(1979一),男,硕士研究生,主要研究方向:自然语言处 理,信息抽取;段富(1958一),男,教授,主要研究方向:人工免疫算法。 收稿日期:2007—10—30 修回日期:2008—01—28 

维普资讯 http://www.cqvip.com Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 范畴系统,是储存在人类经验中的图式化情境,这种范畴系统 所描述的既可能是一个实体,也可能是一种行为实践模式,甚 至是一些社会制度、习俗等。 2.2汉语框架语义知识库(CFN) 汉语框架语义知识库(Chinese FrameNet,简称CFN)是用 框架语义学理论构建的语义词典。它是由山西大学汁算机与信 息技术学院的博士生导师刘开瑛教授带头,山西大学管理学院 的由丽萍博士研究的用语义Web标记语言表示语义知识库的 各种资源,为语义Web等的应用提供一部计算机可读、可理解 的语义词典,为实现语义Web中的语义知识共享以及智能化、 个性化的Web服务提供基础资源。 汉语框架语义知识库的构建,首先是看哪些词语的概念相 近、所带语义角色相同,将其归入一类(即一个框架),明确给出 框架的定义和这些词语共有的语义角色(框架元素);然后,描 述该框架和其他框架之间的概念关系(如继承关系、部分和整 体关系等);再为每一个词语搜集一批例,uJ,标记出句子中表示 框架元素的语言成分;然后,从标注例句中,总结出每个词语的 框架元素的句法实现方式。目前汉语框架语义知识库的规模: 词元:1 760个(动词:1 428个,形容词:140个,事件名i亩J:192 个)框架:130个,语义标注句子:8 200条。涉及认知领域用词、 科普文章常用谓词以及部分中国法律用渊 2.3框架语义标注 CFN句子标注,是以框架库为基础,针对一个,uJ子,给定一 个词元和该词元所属框架,给框架元素所在的成分标记框架元 素、短语类型和句法功能三种信息。例如:“本书内容包括公民、 法人、合伙、民事法律行为、财产所有权、合同等方面的案例” 标注结果如下: <tot—np—subj本书内容><tgt=包含包括><par—np—nhj 公民、法人、合伙、民事法律行为、财产所有权、合 等方面的 案例> 其中,t 表示所标注的目标词(即“包括”),该词语属于[包含] 框架;tot表示框架元素属性(框架元素标记见表1),np表示短 语类型是名河l生短语,subj表示句法功能是主浯。 

表1 CFN框架样例图 框架名(Frame) 包含(Inclusion) 部分包含在整体中,部分指集合体的一部分或简 实体的 

一个组成部分 框架定义 

(Definition) 

核心框架元素 (Core Frame Elements) 

部分包含在整体中,部分指集 部分(P n[pan]) 合体的一部分或简单实体的 

————一——二 H旦 …一._.. 

整体(Total【tot】) 

非核心框架元素 (N()¨一c0re Frame Eiements) 

对比项(Contrast_set[con]) 以一个集合或单位的形式出 现的复杂的实体,部分以成分 或组成部分的形式隶属于这 个整体 此框架元素指的是整体中包 笪 基 垩室——~ 此框架元素确定整体包含部 分的频率 频率(Frequency[ti'e]) 

此框架元素指的是某些暗示 耳 ̄J(Purpose[pur1) 的(未表达出的)导致整体包 含部分的原因 此框架元素指的是整体的下 

一级,这一级中包含着部分 

稠 , : A有v.涉及v. , 嘁V 

3基于框架语义的信息抽取 3.1信息抽取的内容 本文信息抽取的对象是图书内容简介。一般情况下,对于 图书的大概内容介绍,图书适用的人群、图书的评价等信息都 可以从1人】容简介中获取。内容简介通常以自然语言的形式表 述,若能将这些信息进行结构化处理,那么对提高这些信息的 利用率有很大的帮助。当然在实现信息抽取之前,首先要构建 图书内容简介领域概念模型。通过对14类图书504篇内容简 介样本进行人工分析,构建出图书内容简介领域概念模型。共 形成两层结构体系,18个概念节点,其中14个叶子节点。图1 是图书内容简介领域概念结构图。 

图1图书内容简介概念结构图 其中:Book Abstract表示:内容简介;BookCont表示:图书 1人】容;AuthIn:作者信息;BookProp表示:图书性质;BookAppr表 示:图书评价。 BasT表示:理论基础;Cont表示:图书内容;Adj表示:附属 物;AuthIn表示:作者信息;OthW表示:作者的其它作品;Char 表示:图书用途;ReObj表示:读者对象;ExpR表示:专家评价; OriA表示:图书定位;Ecnln表示:获奖信息。 3.2信息抽取的基本思路 不同于基于语法分析的信息抽取,基于框架语义标注的语 句分析使用的是语义分析单轨制方法,这种方法的优点在于用 统一的语义分析指导信息抽取,各阶段只考虑语义方面的因 素,使分析过程大为简化。而基于框架语义的信息抽取是以语 义分析为主,即以语义分析为主要思想指导进行信息抽取。这 种方法的优点在于用统一的语义分析指导信息抽取,使分析过 程大为简化。 3.3信息抽取的方法——基于规则的信息抽取 基于规则的信息抽取是一个学习和应用的两阶段过程:规 则的学习和应用规则获取目标信息。信息的抽取规则主要用于 指明构成目标信息的上下文约束环境,抽取规则为概念节点, 每个概念节点主要由触发词、激活条件、硬性约束、软性约束等 几项组成。其中,触发词用于指示目标信息的上下文中必须含 有的关键词,激活条件指定必须满足的信息模式,硬性约束则 是强制性的语义约束,软性约束也是一种语义限制,但这种限 制是可违背的。 由此可见,只要在文本中找到满足规则所指约束条件的信 息,也就达到了信息抽取的目的。因此,提取信息的语义角色 的定位成为信息抽取的关键,而目标信息的抽取则退居为次 要过程。 (1)抽取规则的定义 框架语义标注即给词、片语加上语义类别标签,将原文的 内容抽象到一个较高的层次。同时信息模式的建立上升到语义 角色一级,同时与词相结合,使得其建立的信息模式与词一级