# 常見自然語言處理任務與技術 對於大多數*自然語言處理*任務，需將待處理的文本拆解、分析，並將結果存儲或與規則和數據集進行交叉參照。這些任務使程式設計師能夠推導出文本中的_含義_、_意圖_或僅僅是_詞語頻率_。 ## [課前測驗](https://ff-quizzes.netlify.app/en/ml/) 讓我們來探索處理文本時常用的技術。結合機器學習，這些技術能幫助你高效地分析大量文本。然而，在將機器學習應用於這些任務之前，我們需要了解自然語言處理專家所面臨的問題。 ## 自然語言處理的常見任務 分析文本有多種方式。你可以執行一些任務，通過這些任務來理解文本並得出結論。通常這些任務是按順序進行的。 ### 分詞（Tokenization） 大多數自然語言處理算法的第一步可能是將文本拆分為詞元或單詞。雖然這聽起來很簡單，但考慮到標點符號以及不同語言的單詞和句子分隔符，這可能會變得相當棘手。你可能需要使用多種方法來確定分界。  > 從**傲慢與偏見**中分詞的示例。資訊圖由 [Jen Looper](https://twitter.com/jenlooper) 製作 ### 嵌入（Embeddings） [詞嵌入](https://wikipedia.org/wiki/Word_embedding)是一種將文本數據轉換為數字形式的方法。嵌入的方式使得具有相似含義或經常一起使用的詞語聚集在一起。  > "我對你的神經非常尊重，它們是我的老朋友。" - **傲慢與偏見**中的句子詞嵌入示例。資訊圖由 [Jen Looper](https://twitter.com/jenlooper) 製作 ✅ 試試[這個有趣的工具](https://projector.tensorflow.org/)，用來實驗詞嵌入。點擊一個詞可以看到相似詞的聚集，例如：'toy' 與 'disney'、'lego'、'playstation' 和 'console' 聚集在一起。 ### 解析與詞性標註（Parsing & Part-of-speech Tagging） 每個被分詞的詞都可以被標註為詞性，例如名詞、動詞或形容詞。句子 `the quick red fox jumped over the lazy brown dog` 可能被詞性標註為 fox = 名詞，jumped = 動詞。  > 從**傲慢與偏見**中解析句子的示例。資訊圖由 [Jen Looper](https://twitter.com/jenlooper) 製作 解析是識別句子中哪些詞語彼此相關，例如 `the quick red fox jumped` 是形容詞-名詞-動詞序列，與 `lazy brown dog` 序列分開。 ### 詞語與短語頻率 分析大量文本時，一個有用的步驟是建立一個字典，記錄每個感興趣的詞語或短語及其出現頻率。句子 `the quick red fox jumped over the lazy brown dog` 中，詞語 "the" 的頻率為 2。 讓我們看一段文本，計算詞語頻率。拉迪亞德·吉卜林的詩《The Winners》中有以下詩句： ```output What the moral? Who rides may read. When the night is thick and the tracks are blind A friend at a pinch is a friend, indeed, But a fool to wait for the laggard behind. Down to Gehenna or up to the Throne, He travels the fastest who travels alone. ``` 由於短語頻率可以根據需要設置為大小寫敏感或不敏感，短語 `a friend` 的頻率為 2，`the` 的頻率為 6，`travels` 的頻率為 2。 ### N-grams 文本可以被拆分為固定長度的詞語序列，例如單詞（unigram）、兩個詞（bigram）、三個詞（trigram）或任意數量的詞（n-grams）。 例如，句子 `the quick red fox jumped over the lazy brown dog` 的 n-gram 值為 2，生成以下 n-grams： 1. the quick 2. quick red 3. red fox 4. fox jumped 5. jumped over 6. over the 7. the lazy 8. lazy brown 9. brown dog 可以將其視為句子上的滑動框。以下是 n-gram 值為 3 的示例，每個句子中的 n-gram 用粗體表示： 1. **the quick red** fox jumped over the lazy brown dog 2. the **quick red fox** jumped over the lazy brown dog 3. the quick **red fox jumped** over the lazy brown dog 4. the quick red **fox jumped over** the lazy brown dog 5. the quick red fox **jumped over the** lazy brown dog 6. the quick red fox jumped **over the lazy** brown dog 7. the quick red fox jumped over **the lazy brown** dog 8. the quick red fox jumped over the **lazy brown dog**  > N-gram 值為 3 的示例。資訊圖由 [Jen Looper](https://twitter.com/jenlooper) 製作 ### 名詞短語提取 在大多數句子中，存在一個名詞作為主語或賓語。在英文中，通常可以通過其前面是否有 'a'、'an' 或 'the' 來識別。提取名詞短語是自然語言處理中常見的任務，用於理解句子的含義。 ✅ 在句子 "I cannot fix on the hour, or the spot, or the look or the words, which laid the foundation. It is too long ago. I was in the middle before I knew that I had begun." 中，你能識別出名詞短語嗎？ 在句子 `the quick red fox jumped over the lazy brown dog` 中，有兩個名詞短語：**quick red fox** 和 **lazy brown dog**。 ### 情感分析 可以分析句子或文本的情感，判斷其*正面*或*負面*程度。情感通過*極性*和*客觀性/主觀性*來衡量。極性範圍從 -1.0 到 1.0（負面到正面），客觀性範圍從 0.0 到 1.0（最客觀到最主觀）。 ✅ 稍後你會學到使用機器學習來判斷情感的不同方法，但其中一種方法是由人工專家將詞語和短語分類為正面或負面，並將該模型應用於文本以計算極性分數。你能看出這種方法在某些情況下有效，而在其他情況下效果不佳嗎？ ### 詞形變化（Inflection） 詞形變化使你能夠獲得詞語的單數或複數形式。 ### 詞形還原（Lemmatization） *詞形還原*是指將一組詞語還原到其根詞或詞幹，例如 *flew*、*flies*、*flying* 的詞形還原為動詞 *fly*。 此外，還有一些對自然語言處理研究者非常有用的數據庫，例如： ### WordNet [WordNet](https://wordnet.princeton.edu/) 是一個包含詞語、同義詞、反義詞及其他詳細信息的數據庫，涵蓋多種語言。它在構建翻譯、拼寫檢查器或任何類型的語言工具時非常有用。 ## 自然語言處理庫 幸運的是，你不需要自己構建所有這些技術，因為有一些出色的 Python 庫使非自然語言處理或機器學習專家也能輕鬆使用。接下來的課程中會包含更多示例，但在這裡你將學到一些有用的例子，幫助你完成下一個任務。 ### 練習 - 使用 `TextBlob` 庫 讓我們使用一個名為 TextBlob 的庫，它包含了處理這些任務的有用 API。TextBlob "基於 [NLTK](https://nltk.org) 和 [pattern](https://github.com/clips/pattern)，並與它們良好兼容。" 它的 API 中嵌入了大量機器學習功能。 > 注意：對於有經驗的 Python 開發者，推薦使用 TextBlob 的[快速入門指南](https://textblob.readthedocs.io/en/dev/quickstart.html#quickstart) 在嘗試識別*名詞短語*時，TextBlob 提供了多種提取器選項來找到名詞短語。 1. 看看 `ConllExtractor`。 ```python from textblob import TextBlob from textblob.np_extractors import ConllExtractor # import and create a Conll extractor to use later extractor = ConllExtractor() # later when you need a noun phrase extractor: user_input = input("> ") user_input_blob = TextBlob(user_input, np_extractor=extractor) # note non-default extractor specified np = user_input_blob.noun_phrases ``` > 這裡發生了什麼？[ConllExtractor](https://textblob.readthedocs.io/en/dev/api_reference.html?highlight=Conll#textblob.en.np_extractors.ConllExtractor) 是 "一個使用基於 ConLL-2000 訓練語料庫的塊解析進行名詞短語提取的工具。" ConLL-2000 指的是 2000 年的計算自然語言學習會議。每年會議都會舉辦一個研討會來解決棘手的自然語言處理問題，而在 2000 年的主題是名詞短語解析。一個模型基於《華爾街日報》進行訓練，"使用第 15-18 節作為訓練數據（211727 個詞元），第 20 節作為測試數據（47377 個詞元）"。你可以查看使用的程序[這裡](https://www.clips.uantwerpen.be/conll2000/chunking/)以及[結果](https://ifarm.nl/erikt/research/np-chunking.html)。 ### 挑戰 - 使用自然語言處理改進你的機器人 在上一課中，你構建了一個非常簡單的問答機器人。現在，你將讓 Marvin 更具同理心，通過分析輸入的情感並打印出匹配情感的回應。你還需要識別一個 `noun_phrase` 並詢問相關話題。 構建更好的對話機器人的步驟： 1. 打印指示，告知用戶如何與機器人互動 2. 開始循環 1. 接收用戶輸入 2. 如果用戶要求退出，則退出 3. 處理用戶輸入並確定適當的情感回應 4. 如果在情感中檢測到名詞短語，將其複數化並詢問該話題的更多信息 5. 打印回應 3. 返回步驟 2 以下是使用 TextBlob 確定情感的程式碼片段。注意，只有四種*情感梯度*的回應（如果你願意，可以設置更多）： ```python if user_input_blob.polarity <= -0.5: response = "Oh dear, that sounds bad. " elif user_input_blob.polarity <= 0: response = "Hmm, that's not great. " elif user_input_blob.polarity <= 0.5: response = "Well, that sounds positive. " elif user_input_blob.polarity <= 1: response = "Wow, that sounds great. " ``` 以下是一些示例輸出（用戶輸入以 > 開頭）： ```output Hello, I am Marvin, the friendly robot. You can end this conversation at any time by typing 'bye' After typing each answer, press 'enter' How are you today? > I am ok Well, that sounds positive. Can you tell me more? > I went for a walk and saw a lovely cat Well, that sounds positive. Can you tell me more about lovely cats? > cats are the best. But I also have a cool dog Wow, that sounds great. Can you tell me more about cool dogs? > I have an old hounddog but he is sick Hmm, that's not great. Can you tell me more about old hounddogs? > bye It was nice talking to you, goodbye! ``` 任務的一個可能解決方案在[這裡](https://github.com/microsoft/ML-For-Beginners/blob/main/6-NLP/2-Tasks/solution/bot.py) ✅ 知識檢查 1. 你認為同理心的回應能否“欺騙”某人，使其認為機器人真的理解他們？ 2. 識別名詞短語是否讓機器人更“可信”？ 3. 為什麼從句子中提取“名詞短語”是一件有用的事情？ --- 實現上述知識檢查中的機器人，並測試它與朋友的互動。它能欺騙他們嗎？你能讓你的機器人更“可信”嗎？ ## 🚀挑戰 選擇知識檢查中的一項任務並嘗試實現它。測試機器人與朋友的互動。它能欺騙他們嗎？你能讓你的機器人更“可信”嗎？ ## [課後測驗](https://ff-quizzes.netlify.app/en/ml/) ## 回顧與自學 在接下來的幾課中，你將學到更多關於情感分析的內容。研究這項有趣技術的文章，例如 [KDNuggets](https://www.kdnuggets.com/tag/nlp) 上的文章。 ## 作業 [讓機器人回應](assignment.md) --- **免責聲明**： 本文件使用 AI 翻譯服務 [Co-op Translator](https://github.com/Azure/co-op-translator) 進行翻譯。我們致力於提供準確的翻譯，但請注意，自動翻譯可能包含錯誤或不準確之處。應以原始語言的文件作為權威來源。對於關鍵資訊，建議尋求專業人工翻譯。我們對於因使用此翻譯而產生的任何誤解或錯誤解讀概不負責。