AkihikoWatanabe
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6 years ago 概要
通常のNeural Language Modelはsentence間に独立性の仮定を置きモデル化されているが、この独立性を排除し、preceding sentencesに依存するようにモデル化することで、言語モデルのコーパスレベルでのPerplexityが改善したという話。提案した言語モデルは、contextを考慮することで特に名詞や動詞、形容詞の予測性能が向上。Late-Fusion methodと呼ばれるRNNのoutputの計算にcontext vectorを組み込む手法が、Perplexityの改善にもっとも寄与していた。
手法
sentence間の独立性を排除し、Corpusレベルのprobabilityを下図のように定義。（普通はP(Slが条件付けされていない)）
preceding sentence (context)をモデル化するために、3種類の手法を提案。
[1. bag-of-words context] ナイーブに、contextに現れた単語の（単一の）bag-of-wordsベクトルを作り、linear layerをかませてcontext vectorを生成する手法。
[2. context recurrent neural network] preceding sentencesをbag-of-wordsベクトルの系列で表現し、これらのベクトルをsequentialにRNN-LSTMに読み込ませ、最後のhidden stateをcontext vectorとする手法。これにより、sentenceが出現した順番が考慮される。
[3. attention based context representation] Attentionを用いる手法も提案されており、context recurrent neural networkと同様にRNNにbag-of-wordsのsequenceを食わせるが、各時点におけるcontext sentenceのベクトルを、bi-directionalなRNNのforward, backward stateをconcatしたもので表現し、attention weightの計算に用いる。context vectorは1, 2ではcurrent sentence中では共通のものを用いるが、attention basedな場合はcurrent sentenceの単語ごとに異なるcontext vectorを生成して用いる。
生成したcontext vectorをsentence-levelのRNN言語モデルに組み合わせる際に、二種類のFusion Methodを提案している。
[1. Early Fusion] ナイーブに、RNNLMの各時点でのinputにcontext vectorの情報を組み込む方法。 [2. Late Fusion] よりうまくcontext vectorの情報を組み込むために、current sentence内の単語のdependency(intra-sentence dependency)と、current sentenceとcontextの関係を別々に考慮する。context vectorとmemory cellの情報から、context vector中の不要箇所をフィルタリングしたcontrolled context vectorを生成し、LSTMのoutputの計算に用いる。Later Fusionはシンプルだが、corpusレベルのlanguage modelingの勾配消失問題を緩和することもできる。
評価
IMDB, BBC, PennTreebank, Fil9 (cleaned wikipedia corpus)の4種類のデータで学習し、corpus levelでPerplexityを測った。
Late FusionがPerplexityの減少に大きく寄与している。
PoSタグごとのperplexityを測った結果、contextを考慮した場合に名詞や形容詞、動詞のPerplexityに改善が見られた。一方、Coordinate Conjungtion (And, Or, So, Forなど)や限定詞、Personal Pronouns (I, You, It, Heなど)のPerplexityは劣化した。前者はopen-classな内容語であり、後者はclosed-classな機能語である。機能語はgrammaticalなroleを決めるのに対し、内容語はその名の通り、sentenceやdiscourseの内容を決めるものなので、文書の内容をより捉えることができると考察している。
http://www.aclweb.org/anthology/P16-1125