自然语言处理的发展趋势(NLP未来发展)


自然语言处理的发展趋势
目前,人们主要通过两种思路来进行自然语言处理,一种是基于规则的理性主义,另外一种是基于统计的经验主义。理性主义方法认为,人类语言主要是由语言规则来产生和描述的,因此只要能够用适当的形式将人类语言规则表示出来,就能够理解人类语言,并实现语言之间的翻译等各种自然语言处理任务。而经验主义方法则认为,从语言数据中获取语言统计知识,有效建立语言的统计模型。因此只要能够有足够多的用于统计的语言数据,就能够理解人类语言。然而,当面对现实世界充满模糊与不确定性时,这两种方法都面临着各自无法解决的问题。例如,人类语言虽然有一定的规则,但是在真实使用中往往伴随大量的噪音和不规范性。理性主义方法的一大弱点就是鲁棒性差,只要与规则稍有偏离便无法处理。而对于经验主义方法而言,又不能无限地获取语言数据进行统计学习,因此也不能够完美地理解人类语言。二十世纪八十年代以来的趋势就是,基于语言规则的理性主义方法不断受到质疑,大规模语言数据处理成为目前和未来一段时期内自然语言处理的主要研究目标。统计学习方法越来越受到重视,自然语言处理中越来越多地使用机器自动学习的方法来获取语言知识。

迈进21世纪,我们已经进入了以互联网为主要标志的海量信息时代,这些海量信息大部分是以自然语言表示的。一方面,海量信息也为计算机学习人类语言提供了更多的“素材”,另一方面,这也为自然语言处理提供了更加宽广的应用舞台。例如,作为自然语言处理的重要应用,搜索引擎逐渐成为人们获取信息的重要工具,涌现出以百度、谷歌等为代表的搜索引擎巨头;机器翻译也从实验室走入寻常百姓家,谷歌、百度等公司都提供了基于海量网络数据的机器翻译和辅助翻译工具;基于自然语言处理的中文(输入法如搜狗、微软、谷歌等输入法)成为计算机用户的必备工具;带有语音识别的计算机和手机也正大行其道,协助用户更有效地工作学习。总之,随着互联网的普及和海量信息的涌现,自然语言处理正在人们的日常生活中扮演着越来越重要的作用。然而,面向海量的大规模文本数据,人们面临的一个严峻事实是,如何有效利用海量信息,人们逐渐意识到,单纯依靠统计方法已经无法快速有效地从海量数据中学习语言知识。

随着2013年word2vec技术的发表,以神经网络为基础的深度学习技术开始在自然语言处理中广泛使用,深度学习的分布式语义表示和多层网络架构具有强大的拟合和学习能力,显著提升了自然语言处理各种任务的性能,成为现阶段自然语言处理的主要技术方案。

深度学习是纯的数据驱动技术方案,需要从大规模标注数据中学习特定任务相关的复杂模式。一方面,有些学者开始探索面向大规模无标注文本数据的深度学习模型,如ELMo,GPT、BERT等,可以看做从大规模数据中学习知识的极致探索;另一方面,现有深度学习技术尚未考虑人类积累的丰富知识(包括语言知识、世界知识、常识知识、认知知识、行业知识等),如果将深度学习看做经验主义方法,将符号知识看做理性主义方法,那么如何充分发挥基于规则的理性主义方法和基于统计的经验主义方法的优势,两者互相补充,更好、更快地进行自然语言处理,仍然是我们需要探索的重要课题。

自然语言处理作为一个年龄尚不足一个世纪的新兴学科,正在进行着突飞猛进的发展。回顾自然语言处理的发展历程,并不是一帆风顺,有过低谷,也有过高潮。而现在我们正面临着新的挑战和机遇。例如,目前网络搜索引擎基本上还停留在关键词匹配,缺乏深层次的自然语言处理和理解。语音识别、文字识别、问答系统、机器翻译等目前也只能达到很基本的水平。路漫漫其修远兮,自然语言处理作为一个高度交叉的新兴学科,不论是探究自然本质还是付诸实际应用,在将来必定会有令人期待的惊喜和异常快速的发展。

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路人甲
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