汪平仄，曹存根，王 石

(1. 中國(guó)科學(xué)院 計(jì)算技術(shù)研究所,北京 100190)(2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

1 引言

任何概念詞都有一定的語(yǔ)義，其直接表達(dá)語(yǔ)義的能力非常弱，因此我們必須借助其他類型的知識(shí)來(lái)進(jìn)一步表達(dá)或者刻畫(huà)它所蘊(yùn)涵的語(yǔ)義。概念的屬性就是一種此類的知識(shí)。

一般認(rèn)為，屬性是一種概念內(nèi)涵的載體。一個(gè)屬性描述了概念的一個(gè)特征或性質(zhì)。屬性具備描述概念和鑒別概念的功能，通過(guò)屬性，我們可以區(qū)分不同的概念，發(fā)現(xiàn)它們之間的差異。屬性在文本中表現(xiàn)為不同的屬性名稱。屬性名稱是表示屬性的專有名詞，大多數(shù)屬性名稱都能起到見(jiàn)名知義的作用。

在本文中，屬性名稱也稱屬性詞；在不致混淆的情況下，我們可能會(huì)直接使用屬性或?qū)傩栽~來(lái)簡(jiǎn)稱屬性名稱。

中文屬性名稱主要包括數(shù)量型、定性型、角色型三種類型[1]。目前的屬性名稱獲取依據(jù)語(yǔ)料數(shù)據(jù)的來(lái)源，主要包括基于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)源的提取，如Web查詢?nèi)罩綶2]；基于半結(jié)構(gòu)化的Web網(wǎng)頁(yè)的提取，如從網(wǎng)頁(yè)表格或表單中提取[3]，從Wikipedia Articles中提取[4]；以及基于多數(shù)據(jù)源的提取[5-6]。基于結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)源的方法因其語(yǔ)料結(jié)構(gòu)規(guī)整簡(jiǎn)短，具有一定的規(guī)律性，針對(duì)性強(qiáng)，主要采用弱文法和統(tǒng)計(jì)的方式進(jìn)行提取，具有較高的準(zhǔn)確率，但由于數(shù)據(jù)源的規(guī)模有限，因此召回率普遍不高?；诙鄶?shù)據(jù)源的方法主要是將結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)交叉迭代起來(lái)獲取，首先從結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中獲取準(zhǔn)確率較高的結(jié)果作為種子屬性，然后使用種子屬性從非結(jié)構(gòu)化文本中迭代獲取更多的屬性。這種方法相比單一語(yǔ)料來(lái)源，綜合考慮了準(zhǔn)確率和召回率，但獲取方法相對(duì)更加復(fù)雜，且結(jié)果屬性的好壞和屬性類型過(guò)多依賴于種子。

我們提出了一種基于前后綴迭代的屬性名稱獲取方法，語(yǔ)料來(lái)源于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)源。本方法的每一步迭代分為兩個(gè)步驟。

第一個(gè)步驟是： 從現(xiàn)有屬性集合中選擇合適的前后綴，構(gòu)造詞匯—句法模式，從Web網(wǎng)頁(yè)中提取候選屬性；

第二個(gè)步驟是： 采用基于相似性的驗(yàn)證模型對(duì)候選屬性進(jìn)行驗(yàn)證以擴(kuò)充現(xiàn)有屬性集合。

與現(xiàn)有的屬性名稱獲取方法相比，本方法的特點(diǎn)在于：

(1) 基于非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)源，但引入了種子屬性，兼顧了準(zhǔn)確率和召回率，具有多數(shù)據(jù)源的優(yōu)點(diǎn)，但獲取方法更簡(jiǎn)單；

(2) 強(qiáng)化了結(jié)果的驗(yàn)證，提出了一組基于相似性的屬性驗(yàn)證模型，提高了候選結(jié)果的準(zhǔn)確率；

(3) 提出了一種滾雪球似的屬性迭代獲取方法，極大地提高了召回率、準(zhǔn)確率和屬性類型覆蓋率。

本文的組織如下： 第2節(jié)介紹候選屬性名稱的獲取方法；第3節(jié)介紹候選屬性名稱的驗(yàn)證方法；第4節(jié)給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)分析；第5節(jié)給出與相關(guān)工作的比較；第6節(jié)總結(jié)全文，并且討論進(jìn)一步的工作。

2 概念候選屬性名稱的獲取方法

為了方便陳述，我們先引入一些概念，并通過(guò)例子加以解釋。

在一個(gè)屬性詞中，我們稱其中具有語(yǔ)義的最小單元為屬性元(attribute element)。例如，在屬性“IT產(chǎn)業(yè)增速”中，“IT”、“產(chǎn)業(yè)”、“增速”均為屬性元。

屬性詞中的各屬性元的地位并不是平等的，有一個(gè)是處于核心地位的，也有依存在其他屬性元上以修飾它們的[7-9]。 有一類屬性元，它們經(jīng)常出現(xiàn)在屬性詞的結(jié)尾而被其他屬性元所修飾，我們稱它為屬性后綴(簡(jiǎn)稱后綴)。表1中給出了一些常見(jiàn)的屬性后綴。

表1 一些常見(jiàn)的屬性后綴

出現(xiàn)在屬性開(kāi)頭的屬性元稱為屬性前綴(簡(jiǎn)稱前綴)，它們充當(dāng)屬性的修飾性成分。表2中給出了一些常見(jiàn)的屬性前綴。

表2 一些常見(jiàn)的屬性前綴

前綴和后綴是屬性名稱中重要的元素。我們對(duì)手工獲取的屬性名稱進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明約53%的屬性包含前綴，97%的屬性包含后綴。因此，基于這種觀察，我們提出了一種基于前后綴的屬性名稱獲取方法。

概念C和其屬性A的搭配常常滿足一定的句法結(jié)構(gòu)，例如，A[的]C[是|為|包括]，其中方括號(hào)[]中間的內(nèi)容表示可省。如對(duì)“中國(guó)”這一概念，我們常常會(huì)說(shuō)： “中國(guó)的國(guó)土面積”、“中國(guó)總?cè)丝跀?shù)為”、“中國(guó)的GDP”，等等。

我們把概念C的所有屬性名稱構(gòu)成的集合稱為C的屬性空間，記為RC。

一般而言，給定屬性空間RC中常見(jiàn)的后綴集合SUF={SUF1…SUFi…SUFk},我們就可以構(gòu)造一批簡(jiǎn)單的查詢模式，從Web網(wǎng)頁(yè)中提取語(yǔ)料，如“C的**SUFi”和“C的*SUFi(是|為|包括)”。在Google支持的查詢模式中，一個(gè)通配符“*”匹配一個(gè)詞。得到語(yǔ)料后，可以將通配符匹配到的序列和SUFi一起提取出來(lái)作為候選屬性名稱。

同樣，如果有一組前綴詞集合PRE={PRE1…PREi…PREk},也可以構(gòu)造類似的查詢模式，如“C的PREi**(是|為|包括)”。得到語(yǔ)料后，可以將PREi(包括PREi)以及通配符匹配到的序列提取出來(lái)作為候選屬性名稱。

這種基于屬性前后綴的獲取方法提取簡(jiǎn)單，且結(jié)果具有一定的準(zhǔn)確率。但人工給定的前后綴詞典畢竟數(shù)量有限，而且對(duì)不同類型的概念，其前綴后綴的差異也較大。如果對(duì)每個(gè)概念，將前后綴詞典中所有的元素均嘗試一次，則不僅耗時(shí)，還會(huì)得到許多錯(cuò)誤的結(jié)果，影響結(jié)果的準(zhǔn)確率。因此，我們對(duì)每類概念，給出一批人工驗(yàn)證過(guò)的正確屬性(這些屬性可能是手工整理的，也可能是自動(dòng)獲取后經(jīng)過(guò)人工校驗(yàn)的)作為種子集合Seeds，依據(jù)屬性前后綴詞典，從Seeds中提取前后綴，使用這些前后綴進(jìn)行獲取。同時(shí)，為了打破前后綴詞典和Seeds的限制，我們提出了一種前后綴擴(kuò)充的迭代獲取方法。

本方法的基本思路是： 首先從種子屬性中提取新的前后綴，然后使用新的前后綴從Web中獲取新的候選屬性，并驗(yàn)證得到正確屬性；然后從驗(yàn)證過(guò)的正確屬性中提取新的前后綴，并使用新的前后綴繼續(xù)從Web中獲取新的候選屬性，如此反復(fù)迭代。具體的算法見(jiàn)圖1。

屬性迭代獲取算法(AIAAlgorithm)Step1:SUFnewproduceNewSuffix(Seeds);PREnewproduceNewPrefix(Seeds);Step2:While(SUFnew!=null||PREnew!=null){ As'getcandidateattributesbysuffix(SUFnew); AsvalidateAs'; putAsintoRC; putproduceNewPrefix(As)intoPREnew; As'getcandidateattributesbyprefix(PREnew); AsvalidateAs'; putAsintoRC; clearPREnew; SUFnewproduceNewSuffix(As);}圖1 屬性迭代獲取算法AIA

在算法AIA中，

(1) 算法在同一概念C的屬性空間RC中執(zhí)行；

(2) SUFnew表示新產(chǎn)生的后綴詞，PREnew表示新產(chǎn)生的前綴詞；

(3) 函數(shù)produceNewSuffix(Para)是從屬性集合Para中生成新的后綴詞；函數(shù)produceNewPrefix(Para)是從屬性集合Para中生成新的前綴詞。

對(duì)于produceNewSuffix(Para),我們給出了一種比較簡(jiǎn)單的訓(xùn)練方式： 根據(jù)Suffixes Dictionary(屬性后綴詞典)，從Para中得到未曾使用過(guò)的后綴詞，加入到返回結(jié)果中；同時(shí)，對(duì)于Para中不出現(xiàn)在Suffixes Dictionary(屬性后綴詞典)中的結(jié)尾詞，如果其在Para中的頻率大于等于頻繁閾值s，也將它們作為潛力后綴詞加入到返回結(jié)果中。produceNewPrefix (Para)的訓(xùn)練方式類似，只不過(guò)是依據(jù)Prefixes Dictionary(前綴詞典)，從Para中屬性的開(kāi)頭詞中提取。

3 候選屬性名稱的驗(yàn)證方法

3.1 候選屬性名稱的預(yù)處理

每一次對(duì)概念C的屬性空間RC擴(kuò)充時(shí)，需要對(duì)新的候選屬性集合As′進(jìn)行驗(yàn)證。As′中有幾種常見(jiàn)的錯(cuò)誤，以下列出3個(gè)主要錯(cuò)誤，并分析產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因，同時(shí)給出預(yù)處理策略。

1. 需要?jiǎng)冸x。例如，從源句子“中國(guó)的很多工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量已經(jīng)躍居在世界的第一位”，我們獲得了候選屬性為“很多工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量”。為消除此類錯(cuò)誤，我們將候選屬性開(kāi)頭的程度副詞“很多”剝離掉。

2. 是句子片段。例如，從源句子“根源是中國(guó)的傳統(tǒng)文化輕視技術(shù)”，我們獲得了候選屬性“傳統(tǒng)文化輕視技術(shù)”。由于屬性名稱均是名詞短語(yǔ)，因此對(duì)每個(gè)候選屬性，我們采用基于句法模式的概念識(shí)別方法[10-11]，如果該候選屬性無(wú)法通過(guò)名詞短語(yǔ)識(shí)別，則直接丟棄。

3. 不完整。例如，從源句子“中國(guó)的進(jìn)口價(jià)格指數(shù)出現(xiàn)了比較大的上升”，我們獲得了候選屬性“進(jìn)口價(jià)格”。通過(guò)觀察源句子，知道正確的屬性應(yīng)該是“進(jìn)口價(jià)格指數(shù)”。作為預(yù)處理，如果發(fā)現(xiàn)“價(jià)格”后面還有新的后綴詞“指數(shù)”，則將“進(jìn)口價(jià)格”和“進(jìn)口價(jià)格指數(shù)”一起作為候選屬性進(jìn)行驗(yàn)證。

經(jīng)過(guò)以上的預(yù)處理，我們由As′得到候選屬性集As″。下一步將對(duì)As″進(jìn)行驗(yàn)證。

在驗(yàn)證中，本文引入了以下兩條啟發(fā)式規(guī)則，并通過(guò)例子來(lái)說(shuō)明。

啟發(fā)式規(guī)則1(示例)：

已知“自行車保有量”是“中國(guó)”的屬性，那么“機(jī)動(dòng)車保有量”也可能是“中國(guó)”的屬性。

其理由是“自行車”和“機(jī)動(dòng)車”有某種程度的相似性。

啟發(fā)式規(guī)則2(示例)：

已知兩個(gè)屬性“IT產(chǎn)業(yè)增速”、“GDP年均增速”是“中國(guó)”的屬性，那么“信息產(chǎn)業(yè)年均增速”也可能是“中國(guó)”的屬性。

其理由是“IT”和“信息”有某種程度的相似性；而通過(guò)“GDP年均增速”可以認(rèn)為在“中國(guó)”的屬性空間中“年均”可以搭配“增速”以修飾它。同樣如果已知“鋼鐵行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r”，“經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景”是“中國(guó)”的屬性，那么“鋼鐵行業(yè)發(fā)展前景”也可能是“中國(guó)”的屬性。

基于以上的啟發(fā)式規(guī)則，我們提出了一種基于相似性的屬性驗(yàn)證模型。

3.2 屬性元相似度

在啟發(fā)式規(guī)則示例中，我們知道屬性元之間存在某些相似性。

在漢語(yǔ)構(gòu)詞和構(gòu)字中，包含了豐富的語(yǔ)義信息。比如“自行車”、“機(jī)動(dòng)車”均以“車”結(jié)尾，預(yù)意著它們都是一種“車”。同樣，能確定上下位關(guān)系等受限語(yǔ)境的詞，借鑒文獻(xiàn)[12]，我們也能定義它們之間的語(yǔ)義相似性。但是對(duì)于絕大多數(shù)屬性元，很難得到這樣的語(yǔ)義信息。所以，我們提出了一種更一般的屬性元相似度定義方式。

前面的例子表明，我們更關(guān)心的是結(jié)構(gòu)相似，即屬性元依存關(guān)系之間的相似性。

我們不易直接把握“需求量”和“總產(chǎn)值”之間的語(yǔ)義相似度，但是如果我們得到了以下候選屬性： “煤炭需求量”、“煤炭總產(chǎn)值”，“鋼鐵需求量”、“鋼鐵總產(chǎn)值”，我們會(huì)認(rèn)為“需求量”和“總產(chǎn)值”之間的相似度較高，因?yàn)樗鼈儽幌嗤膶傩栽揎?。?jù)此，我們得到以下假設(shè)。

假設(shè)在一個(gè)概念的屬性空間中，如果兩個(gè)屬性元AE1和AE2頻繁被相同的屬性元修飾(即被相同的屬性元所依存)，那么AE1,AE2之間的相似度較高；反之，則相似度越低。

考慮到依存關(guān)系，我們定義函數(shù)D(x,用它來(lái)表示依存在x上的屬性元集合。例如，D(“需求量”)={“煤炭”，“鋼鐵”…}。

基于這個(gè)假設(shè)，借鑒文獻(xiàn)[13]的方法，我們提出一種建立在依存關(guān)系上的屬性元相似度，如式(1)所示。

(1)

其中，I(S=-∑f∈SlogP(f,

P(f)為屬性元f在訓(xùn)練語(yǔ)料中的概率，-logP(f)表示f的信息量；

與以上假設(shè)同理，如果兩個(gè)屬性元AE1和AE2頻繁修飾相同的屬性元(即依存在相同的屬性元上)，那么AE1和AE2之間的相似度較高；反之越低。例如，我們有以下候選屬性： “煤炭消費(fèi)量”、“煤炭需求量”、“煤炭進(jìn)口量”、“石油消費(fèi)量”、“石油需求量”、“石油進(jìn)口量”，我們會(huì)認(rèn)為“煤炭”和“石油”之間的相似度較高，因?yàn)樗鼈冃揎椫嗤膶傩栽?“消費(fèi)量”、“需求量”等。我們定義函數(shù)BD(x,用它來(lái)表示x所依存的屬性元集合。例如，BD(“石油”={“需求量”，“進(jìn)口量”，“消費(fèi)量”…}。則： 概念C上兩個(gè)屬性元在被依存關(guān)系上的相似度定義為式(2)。

(2)

綜合以上考慮，我們定義概念C上AE1和AE2的相似度如式(3)所示。

Sim(AE1,AE2|C
=λ·SimD(AE1,AE2|C+
(1-λ·SimBD(AE1,AE2|C

(3)

其中，λ[0,1]為加權(quán)系數(shù)，根據(jù)具體應(yīng)用或試驗(yàn)確定。

為了簡(jiǎn)化陳述，下文定義的所有公式均是指在概念C上的。

3.3 屬性元依存對(duì)相似度

在屬性元相似度基礎(chǔ)上，我們引入依存對(duì)(P,P′的相似度如式(4)所示。

(4)

例如， 對(duì)依存對(duì)“(IT，產(chǎn)業(yè))”和“(信息，產(chǎn)業(yè))”之間的相似度，表示為Sim(IT,信息)×Sim(產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè))

對(duì)有相似關(guān)系的屬性名稱A和A′,若A中的依存對(duì)P能在A′中找到相似的依存對(duì)P′,則構(gòu)造從P到P′的映射，稱這個(gè)過(guò)程為對(duì)齊。

在屬性名稱對(duì)齊時(shí)，需要依存對(duì)的兩個(gè)屬性元都相似才能將其對(duì)齊。

設(shè)A1=“IT產(chǎn)業(yè)增速”，依存結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2；A2=“GDP年均增速”，依存結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3；A3=“信息產(chǎn)業(yè)年均增速”，依存結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。圖5中給出了A1和A3對(duì)齊后的結(jié)構(gòu)圖。

圖2 A1的依存結(jié)構(gòu)圖3 A2的依存結(jié)構(gòu)

圖4 A3的依存結(jié)構(gòu)

圖5 A1和A3對(duì)齊后的結(jié)構(gòu)

3.4 屬性相似度

在依存對(duì)相似度的基礎(chǔ)上，我們引入馬爾科夫假設(shè)，認(rèn)為屬性的各個(gè)依存對(duì)之間彼此獨(dú)立，于是我們定義屬性A和A′之間的相似度如式(5)所示。

(5)

其中，

(1) Pi(A)，Pi(A′)表示為A和A′的第i個(gè)對(duì)齊的依存對(duì)；

(2) Max_Pair(A,A′為A，A′依存對(duì)數(shù)量的較大值。

根據(jù)圖5中A1和A3的對(duì)齊結(jié)果，計(jì)算A1和A3之間的相似度，如果“IT”與“信息”的相似度為0.8，則如式(6)所示。

Sim(A1,A3)=(0.8×1+1×1)/3=0.6(6)

3.5 屬性置信度

引入定量指標(biāo)屬性置信度D (D∈[0,1]) 來(lái)描述屬性的正確性。

如果已知候選屬性A′的置信度D(A′；A和A′的相似度為Sim(A,A′)；A的置信度未知，我們定義：

定義1由A′推導(dǎo)出A的屬性置信度如式(7)所示。

真實(shí)的屬性空間中，和A相似的屬性數(shù)量常常會(huì)大于1，令其相似屬性集合Sim(A)={A1,A2,…An}。我們可以在Sim(A)上定義A的置信度。如，我們可以在Sim(A)中，找到一個(gè)與它最相似的屬性Ai,用D(Ai→A)作為A的置信度，如式(8)所示。

屬性置信度1

其中i=argmaxiSim(Ai,A)

同樣，也可以在Sim(A)中，將得到的推導(dǎo)置信度的最大值作為其置信度，如式(9)所示。

屬性置信度2

類似于屬性置信度，我們也可以得到依存對(duì)P的兩種置信度定義方式，用來(lái)描述依存關(guān)系的穩(wěn)定程度，分別為式(10)、式(11)所示。

依存對(duì)置信度1

其中i=argmaxiSim(P(Ai),P)

依存對(duì)置信度2

定義依存對(duì)置信度的意義將在3.7節(jié)中說(shuō)明。

在上述例子的A1,A2,A3中，只有當(dāng)A1和A2都為正確屬性時(shí)，即關(guān)系(IT，產(chǎn)業(yè))、(產(chǎn)業(yè)，增速)、(年均，增速)都合理時(shí)，才有可能認(rèn)為A3也是正確屬性。盡管A1和A3可能最相似，但A3的真實(shí)置信度和A1,A2都相關(guān)，而不僅僅取決于其中的某一個(gè)。因此，如果對(duì)A3中的依存關(guān)系做劃分。(信息，產(chǎn)業(yè))、(產(chǎn)業(yè)，增速)由A1決定，而(年均，增速)由A2決定，則可以由A1,A2得到的A3的置信度。于是，我們得到式(12)。

屬性置信度3

其中

(1) t為劃分個(gè)數(shù)；

(3) 選擇t最小化原則進(jìn)行劃分；若t最小時(shí)存在多個(gè)劃分，選擇D3(A)最大化進(jìn)行劃分。

3.6 屬性驗(yàn)證算法

在屬性置信度的基礎(chǔ)上，我們提出了一個(gè)屬性驗(yàn)證算法。算法的基本思想是： 對(duì)種子屬性和待驗(yàn)證的候選屬性做屬性元分解和依存關(guān)系解析，然后根據(jù)屬性元之間的相似關(guān)系，構(gòu)建屬性空間圖，圖中的節(jié)點(diǎn)為屬性，邊表示相似關(guān)系。然后從種子屬性開(kāi)始，采用廣度優(yōu)先搜索計(jì)算相鄰節(jié)點(diǎn)的置信度。詳細(xì)的驗(yàn)證算法(AV Algorithm)如圖6所示。

屬性驗(yàn)證算法(AVAlgorithm)Step1:marktheDsofallSeedsas1;Step2:puttheSeedsandCandidateattributesintoA;Step3:generateattributesspaceGraphasG:for(i=0;i

在算法AV中，analyze(Ai)表示對(duì)Ai做屬性元分解和依存關(guān)系解析。

3.7 基于屬性元序列的驗(yàn)證

前面定義的屬性置信度以依存對(duì)為基礎(chǔ)，它認(rèn)為屬性的構(gòu)成滿足二元的依存關(guān)系，即依存對(duì)之間彼此獨(dú)立。而實(shí)際的屬性構(gòu)成經(jīng)常會(huì)是樹(shù)形方式(例子中的A2和A3)，或是鏈?zhǔn)?例子中的A1)。因此，我們提出一種基于屬性元序列(attribute elements sequence，AES)的驗(yàn)證方法。

我們可以給出了一個(gè)AES的遞歸定義，但是為了便于理解，這里僅給出AES的直觀感受： 如果把屬性依存樹(shù)看成是一個(gè)無(wú)向圖，則屬性元序列AES是這個(gè)圖的連通子圖(連通子圖中的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須是邊可達(dá)的)。

在例子A3中： “信息產(chǎn)業(yè)”，“產(chǎn)業(yè)增速”，“年均增速”，“信息產(chǎn)業(yè)增速”，“產(chǎn)業(yè)年均增速”，“信息產(chǎn)業(yè)年均增速”均為屬性元序列。而： “產(chǎn)業(yè)年均”則不是屬性元序列。通過(guò)例子發(fā)現(xiàn)，屬性元序列具有相對(duì)完整的語(yǔ)義。

屬性元序列之間存在相似關(guān)系。對(duì)依存對(duì)相似度進(jìn)行擴(kuò)展，我們引入屬性元序列S和S′的相似度如式(13)所示。

此公式要求計(jì)算相似度的兩個(gè)序列的長(zhǎng)度(屬性元個(gè)數(shù))相同；序列的相似度為對(duì)應(yīng)位置屬性元相似度的乘積。

用屬性元序列置信度D來(lái)描述序列依存關(guān)系的穩(wěn)定程度。擴(kuò)展定義1，得到：

定義2由S′推導(dǎo)出的屬性元序列S置信度，如式(14)所示。

同理，若令S的相似屬性元序列空間Sim(S={S1,S2,…,Sn},我們擴(kuò)展依存對(duì)置信度1和2，也可以得到S的置信度計(jì)算公式如式(15)、式(16)所示。

屬性元序列置信度1

其中i=argmaxiSim(Si,S)。

屬性元序列置信度2

對(duì)于包含N個(gè)屬性元的序列S，我們提出了一種基于(分解→組合)的置信度計(jì)算方法，即將該屬性元序列分解為多個(gè)已經(jīng)計(jì)算過(guò)D值的子序列{subS1,subS2,…subSk},并以這些D值為基礎(chǔ)，組合計(jì)算新的值作為S的D值。

如果子序列是縱向關(guān)系，則認(rèn)為它們彼此相關(guān)，將子序列的D值衰減求積。比如已知“鋼鐵行業(yè)發(fā)展”的D值為a，“發(fā)展前景”的D值為b,則“鋼鐵行業(yè)發(fā)展前景”的 D值為： λ×a×b；其中λ為衰減系數(shù)。

采用前向序列分解的方法是優(yōu)先從序列S(屬性詞也是屬性元序列)的開(kāi)頭起，向后找最長(zhǎng)的子序列，使其置信度已經(jīng)計(jì)算過(guò)(或者其相似序列的置信度計(jì)算過(guò))，以此子序列作為分解點(diǎn)。

比如對(duì)“鋼鐵行業(yè)發(fā)展前景”，如果其子序列subS1=“鋼鐵行業(yè)發(fā)展”，subS2=“發(fā)展前景”，subS3=“鋼鐵行業(yè)”，subS4=“行業(yè)發(fā)展前景”均已計(jì)算過(guò)D值，則前向的分解方式為subS1和subS2。

在漢語(yǔ)中，重心往往靠右，我們?cè)谟?jì)算時(shí)，也可以優(yōu)先去計(jì)算靠近后綴的那些序列。采用后向的分解方法與前向類似，只不過(guò)是優(yōu)先從序列的結(jié)尾開(kāi)始向前找。對(duì)“鋼鐵行業(yè)發(fā)展前景”，基于后向的分解方式為subS3和subS4。

實(shí)驗(yàn)表明，若采用前向或后向的分解方式計(jì)算，去掉重復(fù)后，實(shí)際分解得到的子序列總數(shù)約為屬性空間中節(jié)點(diǎn)數(shù)的2倍。

由于屬性詞本身也是屬性元序列，因此候選屬性的置信度可采用前向或是后向的分解方法來(lái)計(jì)算。在計(jì)算前，先對(duì)種子屬性做序列分解，并將得到的所有子序列置信度標(biāo)記為1.然后依據(jù)序列相似關(guān)系構(gòu)建屬性空間圖，并采用廣度優(yōu)先搜索依次計(jì)算候選屬性的置信度。

4 實(shí)驗(yàn)和分析

我們選擇地域類、商業(yè)主體類實(shí)體概念作為獲取對(duì)象。因?yàn)檫@兩大類相對(duì)具有較大的屬性空間，以及較好的前后綴傾向，便于發(fā)現(xiàn)我們方法的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)地域類實(shí)體，我們選擇“中國(guó)”、“英國(guó)”、“朝鮮”、“北京”和“荊州”作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，它們代表了發(fā)展中國(guó)家、發(fā)達(dá)國(guó)家、社會(huì)主義國(guó)家、資本主義國(guó)家、大型現(xiàn)代化城市、普通中小型城市等，因此不僅具有代表性，也具有多樣性?；陬愃频目紤]，我們?cè)谏虡I(yè)主體類中，選擇了“中石油”、“摩根大通”、“碧桂園”、“比亞迪”和“沃爾瑪”作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。

在最近幾年的本體建設(shè)中，我們總結(jié)了8 470個(gè)概念，共計(jì)獲得了25 753個(gè)屬性；從這些屬性中，通過(guò)我們的算法，結(jié)合人工校對(duì)，總共獲得了2 292個(gè)屬性后綴和1 377個(gè)屬性前綴，形成了本文實(shí)驗(yàn)的Suffixes Dictionary和Prefixes Dictionary。

對(duì)每組概念，我們給定一批人工驗(yàn)證過(guò)的種子屬性。在這里，我們是對(duì)每組概念給定一批，而不是每個(gè)概念給定一批。因?yàn)橄嗤愋偷母拍睿瑫?huì)有很多共同的屬性前后綴[14]。例如，對(duì)概念“中國(guó)”和“北京”都具有“國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值”、“耕地面積”等相同或是相似的屬性名稱，同時(shí)也共享一批相同的前后綴，如“年均”、“一般”、“總量”、“面積”等。

對(duì)每組概念，我們依據(jù)前后綴詞典，從種子屬性中提取一組前后綴詞以合成Google查詢模式。

表3給出了2個(gè)基于后綴的獲取模式。

表3 基于后綴的獲取模式

表4給出了2個(gè)基于前綴的獲取模式。

表4 基于前綴的獲取模式

在實(shí)際的Google查詢模式中，我們會(huì)生成1至4個(gè)通配符*，以匹配1至4個(gè)詞。

對(duì)每個(gè)查詢模式，我們提取Google反饋的前100項(xiàng)錨文本作為候選結(jié)果，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，采用前面定義的5種驗(yàn)證模型(即基于屬性置信度1、屬性置信度2、屬性置信度3、基于前向序列分解、基于后向序列分解)分別驗(yàn)證。

在對(duì)正確屬性和候選屬性做屬性元分解時(shí)，采用一般的分詞程序，分詞后得到詞，我們認(rèn)為它們?yōu)閷傩栽?。在依存關(guān)系解析時(shí)，我們初始假設(shè)屬性元之間是線性依存關(guān)系，然后對(duì)包含強(qiáng)前綴(例如，“年均”、“平均”，“總”等)的屬性做依存關(guān)系調(diào)整(類似于上文給出的例子中的A2和A3)。這樣不僅具有較好的效果，而且具有較高的解析效率。

在屬性元相似性訓(xùn)練時(shí)，對(duì)加權(quán)系數(shù)λ，根據(jù)多次試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)取經(jīng)驗(yàn)值λ=0.6時(shí)效果較好。直觀的解釋是： 在漢語(yǔ)中，重心常常靠右，因此搭配相同的更重要的詞，可能權(quán)重會(huì)略高些。

在屬性詞對(duì)齊時(shí)，我們?cè)O(shè)定屬性元相似度閾值。在實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，設(shè)定屬性元相似度大于0.1時(shí)，才認(rèn)為它們之間有相似關(guān)系，則兩個(gè)依存對(duì)，它們對(duì)應(yīng)位置的屬性元之間相似度都大于0.1時(shí)，才認(rèn)為依存對(duì)之間相似。

屬性空間圖中，節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為屬性詞，而邊表示屬性詞之間的相似關(guān)系。實(shí)際上，幾乎所有的屬性都能在屬性空間里找到與它有相似關(guān)系的節(jié)點(diǎn)。而且在每個(gè)獨(dú)立的連通子圖中，候選屬性都有已經(jīng)標(biāo)記了置信度的種子屬性與之相連接(因?yàn)閷傩钥臻g里總有和它前綴或后綴相同的正確屬性詞)，若采用屬性置信度1和2，對(duì)于所有的候選屬性，都能計(jì)算。

基于劃分的驗(yàn)證模型(屬性置信度3，前向分解，后向分解)中，有一些的依存對(duì)，在已經(jīng)驗(yàn)證過(guò)的屬性中找不到對(duì)應(yīng)的相似關(guān)系，因此對(duì)這批屬性，我們采用基于最大相似度的方式計(jì)算其置信度。最終對(duì)每個(gè)概念，我們得到5組驗(yàn)證結(jié)果。

其中，在前向分解和后向分解中，對(duì)相似屬性元序列，我們采用屬性元序列置信度1(式15)中定義的公式計(jì)算置信度。

我們對(duì)未進(jìn)行驗(yàn)證的結(jié)果做抽樣統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確率分布在65%～80%之間。理想情況下，使用驗(yàn)證模型計(jì)算后，越是正確屬性，置信度則越高，錯(cuò)誤的結(jié)果得到的置信度最低；如果我們對(duì)計(jì)算后的結(jié)果依據(jù)置信度做倒序排序，那么，前80%的結(jié)果應(yīng)集中了所有的正確結(jié)果。在統(tǒng)計(jì)中，我們認(rèn)定這80%的結(jié)果作為正確結(jié)果。表5和表6是經(jīng)過(guò)一輪迭代后的獲取結(jié)果，其中驗(yàn)證后的準(zhǔn)確率也就是前 80%結(jié)果的準(zhǔn)確率。

表5 地域類概念的獲取結(jié)果

表6 商業(yè)主體類概念的獲取結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們提出的基于前后綴迭代的獲取方法得到的初始結(jié)果也具有較高的準(zhǔn)確率，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后，準(zhǔn)確率又有了較大的提升。

另外，在5組驗(yàn)證模型中，基于最大相似度(置信度1)和基于最大置信度(置信度2)的驗(yàn)證效果較為接近，原因可能是這兩種模型考慮的基本因素是一致的；而基于劃分(置信度3)的驗(yàn)證效果較佳，因?yàn)檫@種驗(yàn)證模型考慮了屬性名稱中的每個(gè)依存對(duì)。但是基于劃分的驗(yàn)證模型無(wú)法計(jì)算所有的屬性置信度，對(duì)于它不能計(jì)算的部分，必須借用置信度1或置信度2的驗(yàn)證模型。

基于前向和后向序列分解的驗(yàn)證模型盡管考慮了中文屬性詞的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，但由于計(jì)算高度依賴于子序列的分解，以及相似屬性元序列的對(duì)齊。而這種運(yùn)算都很難得到較高的準(zhǔn)確率，同時(shí)，大部分屬性詞只包含2,3個(gè)屬性元，且搭配結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)它們來(lái)說(shuō)，這2種模型的計(jì)算效果與基于劃分的效果等價(jià)。所以綜合來(lái)看，這2種模型的驗(yàn)證效果相比基于劃分的驗(yàn)證，并沒(méi)有明顯的提高。同時(shí)，基于前向和后向?qū)傩栽蛄械尿?yàn)證模型本質(zhì)上也是基于劃分的，因此也存在模型3的缺點(diǎn)。

5 與相關(guān)工作比較

前人方法的結(jié)果數(shù)量一般都在100以內(nèi)，且偏重于Top N結(jié)果的準(zhǔn)確率，而忽略了真實(shí)屬性空間的龐大和多樣性。實(shí)際上，每種類型的概念，其真實(shí)的屬性空間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了他們獲取得到的數(shù)量，且屬性類型豐富多樣，其中很多屬性盡管不是很常見(jiàn)，但在某個(gè)領(lǐng)域卻很重要(例如，對(duì)類型“國(guó)家”來(lái)說(shuō)，“貨幣供應(yīng)量增長(zhǎng)率”，“淡水人均擁有量”就是不常見(jiàn)但是分別在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境領(lǐng)域卻很重要的屬性)，而他們的方法一般無(wú)法獲取到這種不常見(jiàn)的屬性，也就無(wú)法滿足構(gòu)建大型知識(shí)庫(kù)的需求。而我們方法的獲取規(guī)模都在千級(jí)或萬(wàn)級(jí)，且能覆蓋大多數(shù)類型的屬性，能較好的滿足上述需求。

在我們?cè)仁止ふ淼姆N子庫(kù)中，地域類中有96個(gè)不同概念，共6 378個(gè)屬性(共3 689個(gè)不同屬性)，每個(gè)概念平均66.4個(gè)屬性。商業(yè)主體類有263個(gè)不同概念，共2 860個(gè)屬性(共1 435個(gè)不同屬性)，每個(gè)概念平均10.9個(gè)屬性。采用我們的獲取方法，對(duì)地域類概念，一次迭代后，獲取到22 427個(gè)不同的屬性(其中20 829個(gè)不在種子庫(kù)中)，為該類的種子屬性庫(kù)的擴(kuò)充5.6倍，而為具體某個(gè)概念(如“中國(guó)”)的屬性空間擴(kuò)充大于100倍。對(duì)商業(yè)主體類概念獲取到4 426個(gè)不同屬性(其中3 644個(gè)不在種子屬性中)，為該類的種子屬性庫(kù)的擴(kuò)充2.5倍，而為具體某個(gè)概念(如“比亞迪”)的屬性空間擴(kuò)充接近100倍。因此，我們的方法對(duì)原有種子庫(kù)具有很好的擴(kuò)充效果，能較好地適用于大規(guī)模知識(shí)獲取。

6 結(jié)束語(yǔ)和進(jìn)一步工作

在本文中，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于前綴后綴迭代的屬性名稱獲取方法，并提出了一組屬性的驗(yàn)證模型。同時(shí)，在地域類和商業(yè)主體類實(shí)體概念上運(yùn)用了該方法，并比較了各模型的驗(yàn)證效果，證明了我們的獲取方法具有較好的擴(kuò)充率，同時(shí)也具有很好的驗(yàn)證效果，得到了較高的準(zhǔn)確率。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，不同的前后綴具有各不相同的擴(kuò)充效果，有些前后綴擴(kuò)充效果很好，有些則很差，有些甚至?xí)玫酱罅垮e(cuò)誤的結(jié)果；有些前后綴能幫助我們得到很多不易得到的屬性，而有些前后綴則能得到比較大眾化的屬性；不同的前后綴(尤其是后綴)還有不同的屬性類型的偏好。因此，如何從大量的被驗(yàn)證過(guò)的結(jié)果中選擇種子屬性以及選擇前后綴進(jìn)行迭代是我們下一步面臨的主要問(wèn)題。

本方法在地域類和商業(yè)主體類概念上具有較好的獲取效果。嘗試將本方法運(yùn)用到其它類型的概念上，也是我們后續(xù)研究的問(wèn)題。同時(shí)，總是會(huì)有一些屬性很難通過(guò)自動(dòng)的方式得到驗(yàn)證，于是，我們想提出一種人工干預(yù)的模型對(duì)這類屬性進(jìn)行交互驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)一種人機(jī)互動(dòng)的系統(tǒng)，以較少的人工干預(yù)，得到較大的驗(yàn)證效率和效果。

另外，根據(jù)我們的統(tǒng)計(jì)估算，約1.41%的屬性既不包含前綴也不包含后綴，它們中有些可能是比較常見(jiàn)而重要的屬性；而有些雖然包含前綴或后綴，但卻不一定能通過(guò)前后綴迭代的方法獲取出來(lái)，因此如何利用現(xiàn)有的資源解決這類問(wèn)題，也是我們下一步面臨的重要工作。

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