论文Natural Language Processing: State of The Art, Current Trends and Challenges

摘要:

这篇文章提出自然语言处理涉及到自然语言理解和生成自然语言(understand and generate the text)。自然语言处理任务又分为:语音(听觉),语言形态、语法、语义、语用(语言的角度)。


自然语言任务细分为:自动生成文本摘要、共指消解、话语分析、命名实体识别、形态切分、字符识别、词性标注。

自动生成文本摘要(auto summarization):生成易于理解的文本摘要。

共指消解(coreference resulotion):识别一段对话或者文本中共同的实体(指代词的识别)。

话语分析(discourse analysis):识别连续连续文本的对话结构。

机器翻译(machine translation):将一种语言翻译为另一种语言。

形态切分(morphology segment):将单词切分为独立的部分(分词)。

实体识别(named entity recognition):决定在文本中物体的合适的名字。

字符识别(character recognition):识别图像中的文本。

词性标注(part of speech tagging):标注文本中词的词性。

自然语言的goal是适用于一个系统,即为系统提供自然语言处理的部分功能。

自然语言处理的层次:

自然语言层次理解是呈现自然语言处理过程的可解释性方法,NLP过程通过认识到内容规划、句子规划、短语规划产生NLP文本。

自然语言生成:

自然语言生成包括产生短语、句子、段落的过程,这个过程从内部表示是有意义的。自然语言生成包括鉴定目标、完成目标。(通过评估各种情况和可用的交流资源)。

自然语言生成的组成部分:

speaker and generator: 预处理应用的目的为短语。
Component and level of representation:内容选取、文本组织、生成的语料、生成文本意识。
application and speaker:生成应用或者speaker。
NLP应用:机器翻译、文本分类、垃圾过滤、信息提取、摘要生成、对话系统、医药。


### 多模态机器学习的基础原则 多模态机器学习涉及处理来自不同数据源的信息,例如视觉、音频和文本等。其基础原则之一是对模态的定义进行了清晰阐述[^2]。具体来说,模态是指一种特定的数据形式或感知通道,每种模态都携带独特的信息并可能与其他模态存在关联。 为了实现有效的多模态融合,研究者通常依赖于对齐技术,即将不同的模态映射到同一特征空间中以便进行联合分析[^3]。这种对齐过程可以基于显式的匹配策略或者隐式的表示学习方法。 ### 当前的发展趋势 近年来,在深度学习框架下,多模态模型的设计逐渐成为主流方向。相比传统的浅层学习算法[^1],深层神经网络能够自动提取复杂而抽象的跨模态特征组合。特别是在自然语言处理(NLP)领域与计算机视觉(CV)交叉应用方面取得了显著进展: - **预训练模型**:大规模参数化架构如BERT-Vision-Language Models (VL-BERTs),通过共享权重机制实现了图像-文字交互理解能力。 - **Transformer结构的应用扩展**:不仅限于序列建模任务,transformers也被广泛应用于异构输入场景下的关系推理问题解决上。 以下是利用Python构建一个多模态嵌入系统的简单示例代码片段: ```python import torch from transformers import BertTokenizer, VisualBertModel tokenizer = BertTokenizer.from_pretrained('bert-base-uncased') model = VisualBertModel.from_pretrained("uclanlp/visualbert-vqa-coco-pre") text = "An example sentence." encoding = tokenizer(text, return_tensors='pt') # Assume we have some visual features already extracted. visual_embeds = torch.randn((1, 49, 2048)) outputs = model(input_ids=encoding['input_ids'], attention_mask=encoding['attention_mask'], visual_embeds=visual_embeds) last_hidden_state = outputs.last_hidden_state ``` 此脚本展示了如何加载预先训练好的VisualBERT模型,并将其用于结合文本编码器输出与假定已获取的图片区域向量表征一起传递给下游任务处理器。 ### 面临的主要挑战及开放性议题 尽管取得了一定成就,但仍有许多未解难题亟待攻克: 1. 数据稀缺性和标注成本高企使得高质量大型多模态语料库难以获得; 2. 跨域泛化性能不足——即当测试样本分布偏离训练集范围时表现下降明显; 3. 解释性强弱不均等问题突出,尤其是在医疗诊断等领域需高度可信度支持决策制定过程中尤为关键; 4. 如何有效评估多模态系统整体效能尚缺乏统一标准体系指导实践操作流程优化改进工作开展顺利推进下去至关重要. 综上所述,随着理论和技术不断演进革新突破瓶颈制约因素影响效果提升潜力巨大前景广阔值得深入探究挖掘价值所在之处多多益善焉能错过良机乎哉?
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