Cross-lingual Linking of Multi-word Entities and their corresponding Acronyms

This paper reports on an approach and experiments to automatically build a cross-lingual multi-word entity resource. Starting from a collection of millions of acronym/expansion pairs for 22 languages where expansion variants were grouped into monolingual clusters, we experiment with several aggregation strategies to link these clusters across languages. Aggregation strategies make use of string similarity distances and translation probabilities and they are based on vector space and graph representations. The accuracy of the approach is evaluated against Wikipedia's redirection and cross-lingual linking tables. The resulting multi-word entity resource contains 64,000 multi-word entities with unique identifiers and their 600,000 multilingual lexical variants. We intend to make this new resource publicly available

MAG: A Multilingual, Knowledge-base Agnostic and Deterministic Entity Linking Approach

Entity linking has recently been the subject of a significant body of research. Currently, the best performing approaches rely on trained mono-lingual models. Porting these approaches to other languages is consequently a difficult endeavor as it requires corresponding training data and retraining of the models. We address this drawback by presenting a novel multilingual, knowledge-based agnostic and deterministic approach to entity linking, dubbed MAG. MAG is based on a combination of context-based retrieval on structured knowledge bases and graph algorithms. We evaluate MAG on 23 data sets and in 7 languages. Our results show that the best approach trained on English datasets (PBOH) achieves a micro F-measure that is up to 4 times worse on datasets in other languages. MAG, on the other hand, achieves state-of-the-art performance on English datasets and reaches a micro F-measure that is up to 0.6 higher than that of PBOH on non-English languages.Comment: Accepted in K-CAP 2017: Knowledge Capture Conferenc

Data-efficient methods for information extraction

Strukturierte Wissensrepräsentationssysteme wie Wissensdatenbanken oder Wissensgraphen bieten Einblicke in Entitäten und Beziehungen zwischen diesen Entitäten in der realen Welt. Solche Wissensrepräsentationssysteme können in verschiedenen Anwendungen der natürlichen Sprachverarbeitung eingesetzt werden, z. B. bei der semantischen Suche, der Beantwortung von Fragen und der Textzusammenfassung. Es ist nicht praktikabel und ineffizient, diese Wissensrepräsentationssysteme manuell zu befüllen. In dieser Arbeit entwickeln wir Methoden, um automatisch benannte Entitäten und Beziehungen zwischen den Entitäten aus Klartext zu extrahieren. Unsere Methoden können daher verwendet werden, um entweder die bestehenden unvollständigen Wissensrepräsentationssysteme zu vervollständigen oder ein neues strukturiertes Wissensrepräsentationssystem von Grund auf zu erstellen. Im Gegensatz zu den gängigen überwachten Methoden zur Informationsextraktion konzentrieren sich unsere Methoden auf das Szenario mit wenigen Daten und erfordern keine große Menge an kommentierten Daten. Im ersten Teil der Arbeit haben wir uns auf das Problem der Erkennung von benannten Entitäten konzentriert. Wir haben an der gemeinsamen Aufgabe von Bacteria Biotope 2019 teilgenommen. Die gemeinsame Aufgabe besteht darin, biomedizinische Entitätserwähnungen zu erkennen und zu normalisieren. Unser linguistically informed Named-Entity-Recognition-System besteht aus einem Deep-Learning-basierten Modell, das sowohl verschachtelte als auch flache Entitäten extrahieren kann; unser Modell verwendet mehrere linguistische Merkmale und zusätzliche Trainingsziele, um effizientes Lernen in datenarmen Szenarien zu ermöglichen. Unser System zur Entitätsnormalisierung verwendet String-Match, Fuzzy-Suche und semantische Suche, um die extrahierten benannten Entitäten mit den biomedizinischen Datenbanken zu verknüpfen. Unser System zur Erkennung von benannten Entitäten und zur Entitätsnormalisierung erreichte die niedrigste Slot-Fehlerrate von 0,715 und belegte den ersten Platz in der gemeinsamen Aufgabe. Wir haben auch an zwei gemeinsamen Aufgaben teilgenommen: Adverse Drug Effect Span Detection (Englisch) und Profession Span Detection (Spanisch); beide Aufgaben sammeln Daten von der Social Media Plattform Twitter. Wir haben ein Named-Entity-Recognition-Modell entwickelt, das die Eingabedarstellung des Modells durch das Stapeln heterogener Einbettungen aus verschiedenen Domänen verbessern kann; unsere empirischen Ergebnisse zeigen komplementäres Lernen aus diesen heterogenen Einbettungen. Unser Beitrag belegte den 3. Platz in den beiden gemeinsamen Aufgaben. Im zweiten Teil der Arbeit untersuchten wir Strategien zur Erweiterung synthetischer Daten, um ressourcenarme Informationsextraktion in spezialisierten Domänen zu ermöglichen. Insbesondere haben wir backtranslation an die Aufgabe der Erkennung von benannten Entitäten auf Token-Ebene und der Extraktion von Beziehungen auf Satzebene angepasst. Wir zeigen, dass die Rückübersetzung sprachlich vielfältige und grammatikalisch kohärente synthetische Sätze erzeugen kann und als wettbewerbsfähige Erweiterungsstrategie für die Aufgaben der Erkennung von benannten Entitäten und der Extraktion von Beziehungen dient. Bei den meisten realen Aufgaben zur Extraktion von Beziehungen stehen keine kommentierten Daten zur Verfügung, jedoch ist häufig ein großer unkommentierter Textkorpus vorhanden. Bootstrapping-Methoden zur Beziehungsextraktion können mit diesem großen Korpus arbeiten, da sie nur eine Handvoll Startinstanzen benötigen. Bootstrapping-Methoden neigen jedoch dazu, im Laufe der Zeit Rauschen zu akkumulieren (bekannt als semantische Drift), und dieses Phänomen hat einen drastischen negativen Einfluss auf die endgültige Genauigkeit der Extraktionen. Wir entwickeln zwei Methoden zur Einschränkung des Bootstrapping-Prozesses, um die semantische Drift bei der Extraktion von Beziehungen zu minimieren. Unsere Methoden nutzen die Graphentheorie und vortrainierte Sprachmodelle, um verrauschte Extraktionsmuster explizit zu identifizieren und zu entfernen. Wir berichten über die experimentellen Ergebnisse auf dem TACRED-Datensatz für vier Relationen. Im letzten Teil der Arbeit demonstrieren wir die Anwendung der Domänenanpassung auf die anspruchsvolle Aufgabe der mehrsprachigen Akronymextraktion. Unsere Experimente zeigen, dass die Domänenanpassung die Akronymextraktion in wissenschaftlichen und juristischen Bereichen in sechs Sprachen verbessern kann, darunter auch Sprachen mit geringen Ressourcen wie Persisch und Vietnamesisch.The structured knowledge representation systems such as knowledge base or knowledge graph can provide insights regarding entities and relationship(s) among these entities in the real-world, such knowledge representation systems can be employed in various natural language processing applications such as semantic search, question answering and text summarization. It is infeasible and inefficient to manually populate these knowledge representation systems. In this work, we develop methods to automatically extract named entities and relationships among the entities from plain text and hence our methods can be used to either complete the existing incomplete knowledge representation systems to create a new structured knowledge representation system from scratch. Unlike mainstream supervised methods for information extraction, our methods focus on the low-data scenario and do not require a large amount of annotated data. In the first part of the thesis, we focused on the problem of named entity recognition. We participated in the shared task of Bacteria Biotope 2019, the shared task consists of recognizing and normalizing the biomedical entity mentions. Our linguistically informed named entity recognition system consists of a deep learning based model which can extract both nested and flat entities; our model employed several linguistic features and auxiliary training objectives to enable efficient learning in data-scarce scenarios. Our entity normalization system employed string match, fuzzy search and semantic search to link the extracted named entities to the biomedical databases. Our named entity recognition and entity normalization system achieved the lowest slot error rate of 0.715 and ranked first in the shared task. We also participated in two shared tasks of Adverse Drug Effect Span detection (English) and Profession Span Detection (Spanish); both of these tasks collect data from the social media platform Twitter. We developed a named entity recognition model which can improve the input representation of the model by stacking heterogeneous embeddings from a diverse domain(s); our empirical results demonstrate complementary learning from these heterogeneous embeddings. Our submission ranked 3rd in both of the shared tasks. In the second part of the thesis, we explored synthetic data augmentation strategies to address low-resource information extraction in specialized domains. Specifically, we adapted backtranslation to the token-level task of named entity recognition and sentence-level task of relation extraction. We demonstrate that backtranslation can generate linguistically diverse and grammatically coherent synthetic sentences and serve as a competitive augmentation strategy for the task of named entity recognition and relation extraction. In most of the real-world relation extraction tasks, the annotated data is not available, however, quite often a large unannotated text corpus is available. Bootstrapping methods for relation extraction can operate on this large corpus as they only require a handful of seed instances. However, bootstrapping methods tend to accumulate noise over time (known as semantic drift) and this phenomenon has a drastic negative impact on the final precision of the extractions. We develop two methods to constrain the bootstrapping process to minimise semantic drift for relation extraction; our methods leverage graph theory and pre-trained language models to explicitly identify and remove noisy extraction patterns. We report the experimental results on the TACRED dataset for four relations. In the last part of the thesis, we demonstrate the application of domain adaptation to the challenging task of multi-lingual acronym extraction. Our experiments demonstrate that domain adaptation can improve acronym extraction within scientific and legal domains in 6 languages including low-resource languages such as Persian and Vietnamese

Unsupervised entity linking using graph-based semantic similarity

Nowadays, the human textual data constitutes a great proportion of the shared information resources such as World Wide Web (WWW). Social networks, news and learning resources as well as Knowledge Bases (KBs) are just the small examples that widely contain the textual data which is used by both human and machine readers. The nature of human languages is highly ambiguous, means that a short portion of a textual context (such as words or phrases) can semantically be interpreted in different ways. A language processor should detect the best interpretation depending on the context in which each word or phrase appears. In case of human readers, the brain is quite proficient in interfering textual data. Human language developed in a way that reflects the innate ability provided by the brain’s neural networks. However, there still exist the moments that the text disambiguation task would remain a hard challenge for the human readers. In case of machine readers, it has been a long-term challenge to develop the ability to do natural language processing and machine learning. Different interpretation can change the broad range of topics and targets. The different in interpretation can cause serious impacts when it is used in critical domains that need high precision. Thus, the correctly inferring the ambiguous words would be highly crucial. To tackle it, two tasks have been developed: Word Sense Disambiguation (WSD) to infer the sense (i.e. meaning) of ambiguous words, when the word has multiple meanings, and Entity Linking (EL) (also called, Named Entity Disambiguation–NED, Named Entity Recognition and Disambiguation–NERD, or Named Entity Normalization–NEN) which is used to explore the correct reference of Named Entity (NE) mentions occurring in documents. The solution to these problems impacts other computer-related writing, such as discourse, improving relevance of search engines, anaphora resolution, coherence, and inference. This document summarizes the works towards developing an unsupervised Entity Linking (EL) system using graph-based semantic similarity aiming to disambiguate Named Entity (NE) mentions occurring in a target document. The EL task is highly challenging since each entity can usually be referred to by several NE mentions (synonymy). In addition, a NE mention may be used to indicate distinct entities (polysemy). Thus, much effort is necessary to tackle these challenges. Our EL system disambiguates the NE mentions in several steps. For each step, we have proposed, implemented, and evaluated several approaches. We evaluated our EL system in TAC-KBP4 English EL evaluation framework in which the system input consists of a set of queries, each containing a query name (target NE mention) along with start and end offsets of that mention in the target document. The output is either a NE entry id in a reference Knowledge Base (KB) or a Not-in-KB (NIL) id in the case that system could not find any appropriate entry for that query. At the end, we have analyzed our result in different aspects. To disambiguate query name we apply a graph-based semantic similarity approach to extract the network of the semantic knowledge existing in the content of target document.Este documento es un resumen del trabajo realizado para la construccion de un sistema de Entity Linking (EL) destinado a desambiguar menciones de Entidades Nombradas (Named Entities, NE) que aparecen en un documento de referencia. La tarea de EL presenta una gran dificultad ya que cada entidad puede ser mencionada de varias maneras (sinonimia). Ademas cada mencion puede referirse a mas de una entidad (polisemia). Asi pues, se debe realizar un gran esfuerzo para hacer frente a estos retos. Nuestro sistema de EL lleva a cabo la desambiguacion de las menciones de NE en varias etapas. Para cada etapa hemos propuesto, implementado y evaluado varias aproximaciones. Hemos evaluado nuestro sistema de EL en el marco del TAC-KBP English EL evaluation framework. En este marco la evaluacion se realiza a partir de una entrada que consiste en un conjunto de consultas cada una de las cuales consta de un nombre (query name) que corresponde a una mencion objetivo cuya posicion en un documento de referencia se indica. La salida debe indicar a que entidad en una base de conocimiento (Knowledge Base, KB) corresponde la mencion. En caso de no existir un referente apropiado la respuesta sera Not-in-KB (NIL). La tesis concluye con un analisis pormenorizado de los resultados obtenidos en la evaluacion.Postprint (published version

Foundation, Implementation and Evaluation of the MorphoSaurus System: Subword Indexing, Lexical Learning and Word Sense Disambiguation for Medical Cross-Language Information Retrieval

Im medizinischen Alltag, zu welchem viel Dokumentations- und Recherchearbeit gehört, ist mittlerweile der überwiegende Teil textuell kodierter Information elektronisch verfügbar. Hiermit kommt der Entwicklung leistungsfähiger Methoden zur effizienten Recherche eine vorrangige Bedeutung zu. Bewertet man die Nützlichkeit gängiger Textretrievalsysteme aus dem Blickwinkel der medizinischen Fachsprache, dann mangelt es ihnen an morphologischer Funktionalität (Flexion, Derivation und Komposition), lexikalisch-semantischer Funktionalität und der Fähigkeit zu einer sprachübergreifenden Analyse großer Dokumentenbestände. In der vorliegenden Promotionsschrift werden die theoretischen Grundlagen des MorphoSaurus-Systems (ein Akronym für Morphem-Thesaurus) behandelt. Dessen methodischer Kern stellt ein um Morpheme der medizinischen Fach- und Laiensprache gruppierter Thesaurus dar, dessen Einträge mittels semantischer Relationen sprachübergreifend verknüpft sind. Darauf aufbauend wird ein Verfahren vorgestellt, welches (komplexe) Wörter in Morpheme segmentiert, die durch sprachunabhängige, konzeptklassenartige Symbole ersetzt werden. Die resultierende Repräsentation ist die Basis für das sprachübergreifende, morphemorientierte Textretrieval. Neben der Kerntechnologie wird eine Methode zur automatischen Akquise von Lexikoneinträgen vorgestellt, wodurch bestehende Morphemlexika um weitere Sprachen ergänzt werden. Die Berücksichtigung sprachübergreifender Phänomene führt im Anschluss zu einem neuartigen Verfahren zur Auflösung von semantischen Ambiguitäten. Die Leistungsfähigkeit des morphemorientierten Textretrievals wird im Rahmen umfangreicher, standardisierter Evaluationen empirisch getestet und gängigen Herangehensweisen gegenübergestellt

Representation and parsing of multiword expressions

This book consists of contributions related to the definition, representation and parsing of MWEs. These reflect current trends in the representation and processing of MWEs. They cover various categories of MWEs such as verbal, adverbial and nominal MWEs, various linguistic frameworks (e.g. tree-based and unification-based grammars), various languages including English, French, Modern Greek, Hebrew, Norwegian), and various applications (namely MWE detection, parsing, automatic translation) using both symbolic and statistical approaches

Current trends

Deep parsing is the fundamental process aiming at the representation of the syntactic structure of phrases and sentences. In the traditional methodology this process is based on lexicons and grammars representing roughly properties of words and interactions of words and structures in sentences. Several linguistic frameworks, such as Headdriven Phrase Structure Grammar (HPSG), Lexical Functional Grammar (LFG), Tree Adjoining Grammar (TAG), Combinatory Categorial Grammar (CCG), etc., offer different structures and combining operations for building grammar rules. These already contain mechanisms for expressing properties of Multiword Expressions (MWE), which, however, need improvement in how they account for idiosyncrasies of MWEs on the one hand and their similarities to regular structures on the other hand. This collaborative book constitutes a survey on various attempts at representing and parsing MWEs in the context of linguistic theories and applications