A Survey of Paraphrasing and Textual Entailment Methods

Paraphrasing methods recognize, generate, or extract phrases, sentences, or longer natural language expressions that convey almost the same information. Textual entailment methods, on the other hand, recognize, generate, or extract pairs of natural language expressions, such that a human who reads (and trusts) the first element of a pair would most likely infer that the other element is also true. Paraphrasing can be seen as bidirectional textual entailment and methods from the two areas are often similar. Both kinds of methods are useful, at least in principle, in a wide range of natural language processing applications, including question answering, summarization, text generation, and machine translation. We summarize key ideas from the two areas by considering in turn recognition, generation, and extraction methods, also pointing to prominent articles and resources.Comment: Technical Report, Natural Language Processing Group, Department of Informatics, Athens University of Economics and Business, Greece, 201

Understanding and Enhancing the Use of Context for Machine Translation

To understand and infer meaning in language, neural models have to learn complicated nuances. Discovering distinctive linguistic phenomena from data is not an easy task. For instance, lexical ambiguity is a fundamental feature of language which is challenging to learn. Even more prominently, inferring the meaning of rare and unseen lexical units is difficult with neural networks. Meaning is often determined from context. With context, languages allow meaning to be conveyed even when the specific words used are not known by the reader. To model this learning process, a system has to learn from a few instances in context and be able to generalize well to unseen cases. The learning process is hindered when training data is scarce for a task. Even with sufficient data, learning patterns for the long tail of the lexical distribution is challenging. In this thesis, we focus on understanding certain potentials of contexts in neural models and design augmentation models to benefit from them. We focus on machine translation as an important instance of the more general language understanding problem. To translate from a source language to a target language, a neural model has to understand the meaning of constituents in the provided context and generate constituents with the same meanings in the target language. This task accentuates the value of capturing nuances of language and the necessity of generalization from few observations. The main problem we study in this thesis is what neural machine translation models learn from data and how we can devise more focused contexts to enhance this learning. Looking more in-depth into the role of context and the impact of data on learning models is essential to advance the NLP field. Moreover, it helps highlight the vulnerabilities of current neural networks and provides insights into designing more robust models.Comment: PhD dissertation defended on November 10th, 202

From Word to Sense Embeddings: A Survey on Vector Representations of Meaning

Over the past years, distributed semantic representations have proved to be effective and flexible keepers of prior knowledge to be integrated into downstream applications. This survey focuses on the representation of meaning. We start from the theoretical background behind word vector space models and highlight one of their major limitations: the meaning conflation deficiency, which arises from representing a word with all its possible meanings as a single vector. Then, we explain how this deficiency can be addressed through a transition from the word level to the more fine-grained level of word senses (in its broader acceptation) as a method for modelling unambiguous lexical meaning. We present a comprehensive overview of the wide range of techniques in the two main branches of sense representation, i.e., unsupervised and knowledge-based. Finally, this survey covers the main evaluation procedures and applications for this type of representation, and provides an analysis of four of its important aspects: interpretability, sense granularity, adaptability to different domains and compositionality.Comment: 46 pages, 8 figures. Published in Journal of Artificial Intelligence Researc

Using Parallel Texts and Lexicons for Verbal Word Sense Disambiguation

We present a system for verbal Word Sense Disambiguation (WSD) that is able to exploit additional information from parallel texts and lexicons. It is an extension of our previous WSD method, which gave promising results but used only monolingual features. In the follow-up work described here, we have explored two additional ideas: using English-Czech bilingual resources (as features only - the task itself remains a monolingual WSD task), and using a 'hybrid' approach, adding features extracted both from a parallel corpus and from manually aligned bilingual valency lexicon entries, which contain subcategorization information. Albeit not all types of features proved useful, both ideas and additions have led to significant improvements for both languages explored

D3.8 Lexical-semantic analytics for NLP

UIDB/03213/2020 UIDP/03213/2020The present document illustrates the work carried out in task 3.3 (work package 3) of ELEXIS project focused on lexical-semantic analytics for Natural Language Processing (NLP). This task aims at computing analytics for lexical-semantic information such as words, senses and domains in the available resources, investigating their role in NLP applications. Specifically, this task concentrates on three research directions, namely i) sense clustering, in which grouping senses based on their semantic similarity improves the performance of NLP tasks such as Word Sense Disambiguation (WSD), ii) domain labeling of text, in which the lexicographic resources made available by the ELEXIS project for research purposes allow better performances to be achieved, and finally iii) analysing the diachronic distribution of senses, for which a software package is made available.publishersversionpublishe

Findings of the 2019 Conference on Machine Translation (WMT19)

This paper presents the results of the premier shared task organized alongside the Conference on Machine Translation (WMT) 2019. Participants were asked to build machine translation systems for any of 18 language pairs, to be evaluated on a test set of news stories. The main metric for this task is human judgment of translation quality. The task was also opened up to additional test suites to probe specific aspects of translation

Addressing the data bottleneck in implicit discourse relation classification

When humans comprehend language, their interpretation consists of more than just the sum of the content of the sentences. Additional logic and semantic links (known as coherence relations or discourse relations) are inferred between sentences/clauses in the text. The identification of discourse relations is beneficial for various NLP applications such as question-answering, summarization, machine translation, information extraction, etc. Discourse relations are categorized into implicit and explicit discourse relations depending on whether there is an explicit discourse marker between the arguments. In this thesis, we mainly focus on the implicit discourse relation classification, given that with the explicit markers acting as informative cues, the explicit relations are relatively easier to identify for machines. The recent neural network-based approaches in particular suffer from insufficient training (and test) data. As shown in Chapter 3 of this thesis, we start out by showing to what extent the limited data size is a problem in implicit discourse relation classification and propose data augmentation methods with the help of cross-lingual data. And then we propose several approaches for better exploiting and encoding various types of existing data in the discourse relation classification task. Most of the existing machine learning methods train on sections 2-21 of the PDTB and test on section 23, which only includes a total of less than 800 implicit discourse relation instances. With the help of cross validation, we argue that the standard test section of the PDTB is too small to draw conclusions upon. With more test samples in the cross validation, we would come to very different conclusions about whether a feature is generally useful. Second, we propose a simple approach to automatically extract samples of implicit discourse relations from multilingual parallel corpus via back-translation. After back-translating from target languages, it is easy for the discourse parser to identify those examples that are originally implicit but explicit in the back-translations. Having those additional data in the training set, the experiments show significant improvements on different settings. Finally, having better encoding ability is also of crucial importance in terms of improving classification performance. We propose different methods including a sequence-to-sequence neural network and a memory component to help have a better representation of the arguments. We also show that having the correct next sentence is beneficial for the task within and across domains, with the help of the BERT (Devlin et al., 2019) model. When it comes to a new domain, it is beneficial to integrate external domain-specific knowledge. In Chapter 8, we show that with the entity-enhancement, the performance on BioDRB is improved significantly, comparing with other BERT-based methods. In sum, the studies reported in this dissertation contribute to addressing the data bottleneck problem in implicit discourse relation classification and propose corresponding approaches that achieve 54.82% and 69.57% on PDTB and BioDRB respectively.Wenn Menschen Sprache verstehen, besteht ihre Interpretation aus mehr als nur der Summe des Inhalts der Sätze. Zwischen Sätzen im Text werden zusätzliche logische und semantische Verknüpfungen (sogenannte Kohärenzrelationen oder Diskursrelationen) hergeleitet. Die Identifizierung von Diskursrelationen ist für verschiedene NLP-Anwendungen wie Frage- Antwort, Zusammenfassung, maschinelle Übersetzung, Informationsextraktion usw. von Vorteil. Diskursrelationen werden in implizite und explizite Diskursrelationen unterteilt, je nachdem, ob es eine explizite Diskursrelationen zwischen den Argumenten gibt. In dieser Arbeit konzentrieren wir uns hauptsächlich auf die Klassifizierung der impliziten Diskursrelationen, da die expliziten Marker als hilfreiche Hinweise dienen und die expliziten Beziehungen für Maschinen relativ leicht zu identifizieren sind. Es wurden verschiedene Ansätze vorgeschlagen, die bei der impliziten Diskursrelationsklassifikation beeindruckende Ergebnisse erzielt haben. Die meisten von ihnen leiden jedoch darunter, dass die Daten für auf neuronalen Netzen basierende Methoden unzureichend sind. In dieser Arbeit gehen wir zunächst auf das Problem begrenzter Daten bei dieser Aufgabe ein und schlagen dann Methoden zur Datenanreicherung mit Hilfe von sprachübergreifenden Daten vor. Zuletzt schlagen wir mehrere Methoden vor, um die Argumente aus verschiedenen Aspekten besser kodieren zu können. Die meisten der existierenden Methoden des maschinellen Lernens werden auf den Abschnitten 2-21 der PDTB trainiert und auf dem Abschnitt 23 getestet, der insgesamt nur weniger als 800 implizite Diskursrelationsinstanzen enthält. Mit Hilfe der Kreuzvalidierung argumentieren wir, dass der Standardtestausschnitt der PDTB zu klein ist um daraus Schlussfolgerungen zu ziehen. Mit mehr Teststichproben in der Kreuzvalidierung würden wir zu anderen Schlussfolgerungen darüber kommen, ob ein Merkmal für diese Aufgabe generell vorteilhaft ist oder nicht, insbesondere wenn wir einen relativ großen Labelsatz verwenden. Wenn wir nur unseren kleinen Standardtestsatz herausstellen, laufen wir Gefahr, falsche Schlüsse darüber zu ziehen, welche Merkmale hilfreich sind. Zweitens schlagen wir einen einfachen Ansatz zur automatischen Extraktion von Samples impliziter Diskursrelationen aus mehrsprachigen Parallelkorpora durch Rückübersetzung vor. Er ist durch den Explikationsprozess motiviert, wenn Menschen einen Text übersetzen. Nach der Rückübersetzung aus den Zielsprachen ist es für den Diskursparser leicht, diejenigen Beispiele zu identifizieren, die ursprünglich implizit, in den Rückübersetzungen aber explizit enthalten sind. Da diese zusätzlichen Daten im Trainingsset enthalten sind, zeigen die Experimente signifikante Verbesserungen in verschiedenen Situationen. Wir verwenden zunächst nur französisch-englische Paare und haben keine Kontrolle über die Qualität und konzentrieren uns meist auf die satzinternen Relationen. Um diese Fragen in Angriff zu nehmen, erweitern wir die Idee später mit mehr Vorverarbeitungsschritten und mehr Sprachpaaren. Mit den Mehrheitsentscheidungen aus verschiedenen Sprachpaaren sind die gemappten impliziten Labels zuverlässiger. Schließlich ist auch eine bessere Kodierfähigkeit von entscheidender Bedeutung für die Verbesserung der Klassifizierungsleistung. Wir schlagen ein neues Modell vor, das aus einem Klassifikator und einem Sequenz-zu-Sequenz-Modell besteht. Neben der korrekten Vorhersage des Labels werden sie auch darauf trainiert, eine Repräsentation der Diskursrelationsargumente zu erzeugen, indem sie versuchen, die Argumente einschließlich eines geeigneten impliziten Konnektivs vorherzusagen. Die neuartige sekundäre Aufgabe zwingt die interne Repräsentation dazu, die Semantik der Relationsargumente vollständiger zu kodieren und eine feinkörnigere Klassifikation vorzunehmen. Um das allgemeine Wissen in Kontexten weiter zu erfassen, setzen wir auch ein Gedächtnisnetzwerk ein, um eine explizite Kontextrepräsentation von Trainingsbeispielen für Kontexte zu erhalten. Für jede Testinstanz erzeugen wir durch gewichtetes Lesen des Gedächtnisses einen Wissensvektor. Wir evaluieren das vorgeschlagene Modell unter verschiedenen Bedingungen und die Ergebnisse zeigen, dass das Modell mit dem Speichernetzwerk die Vorhersage von Diskursrelationen erleichtern kann, indem es Beispiele auswählt, die eine ähnliche semantische Repräsentation und Diskursrelationen aufweisen. Auch wenn ein besseres Verständnis, eine Kodierung und semantische Interpretation für die Aufgabe der impliziten Diskursrelationsklassifikation unerlässlich und nützlich sind, so leistet sie doch nur einen Teil der Arbeit. Ein guter impliziter Diskursrelationsklassifikator sollte sich auch der bevorstehenden Ereignisse, Ursachen, Folgen usw. bewusst sein, um die Diskurserwartung in die Satzdarstellungen zu kodieren. Mit Hilfe des kürzlich vorgeschlagenen BERT-Modells versuchen wir herauszufinden, ob es für die Aufgabe vorteilhaft ist, den richtigen nächsten Satz zu haben oder nicht. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das Entfernen der Aufgabe zur Vorhersage des nächsten Satzes die Leistung sowohl innerhalb der Domäne als auch domänenübergreifend stark beeinträchtigt. Die begrenzte Fähigkeit von BioBERT, domänenspezifisches Wissen, d.h. Entitätsinformationen, Entitätsbeziehungen etc. zu erlernen, motiviert uns, externes Wissen in die vortrainierten Sprachmodelle zu integrieren. Wir schlagen eine unüberwachte Methode vor, bei der Information-Retrieval-System und Wissensgraphen-Techniken verwendet werden, mit der Annahme, dass, wenn zwei Instanzen ähnliche Entitäten in beiden relationalen Argumenten teilen, die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass sie die gleiche oder eine ähnliche Diskursrelation haben. Der Ansatz erzielt vergleichbare Ergebnisse auf BioDRB, verglichen mit Baselinemodellen. Anschließend verwenden wir die extrahierten relevanten Entitäten zur Verbesserung des vortrainierten Modells K-BERT, um die Bedeutung der Argumente besser zu kodieren und das ursprüngliche BERT und BioBERT mit einer Genauigkeit von 6,5% bzw. 2% zu übertreffen. Zusammenfassend trägt diese Dissertation dazu bei, das Problem des Datenengpasses bei der impliziten Diskursrelationsklassifikation anzugehen, und schlägt entsprechende Ansätze in verschiedenen Aspekten vor, u.a. die Darstellung des begrenzten Datenproblems und der Risiken bei der Schlussfolgerung daraus; die Erfassung automatisch annotierter Daten durch den Explikationsprozess während der manuellen Übersetzung zwischen Englisch und anderen Sprachen; eine bessere Repräsentation von Diskursrelationsargumenten; Entity-Enhancement mit einer unüberwachten Methode und einem vortrainierten Sprachmodell

Paraphrasing and Translation

Paraphrasing and translation have previously been treated as unconnected natural lan¬ guage processing tasks. Whereas translation represents the preservation of meaning when an idea is rendered in the words in a different language, paraphrasing represents the preservation of meaning when an idea is expressed using different words in the same language. We show that the two are intimately related. The major contributions of this thesis are as follows:• We define a novel technique for automatically generating paraphrases using bilingual parallel corpora, which are more commonly used as training data for statistical models of translation.• We show that paraphrases can be used to improve the quality of statistical ma¬ chine translation by addressing the problem of coverage and introducing a degree of generalization into the models.• We explore the topic of automatic evaluation of translation quality, and show that the current standard evaluation methodology cannot be guaranteed to correlate with human judgments of translation quality.Whereas previous data-driven approaches to paraphrasing were dependent upon either data sources which were uncommon such as multiple translation of the same source text, or language specific resources such as parsers, our approach is able to harness more widely parallel corpora and can be applied to any language which has a parallel corpus. The technique was evaluated by replacing phrases with their para¬ phrases, and asking judges whether the meaning of the original phrase was retained and whether the resulting sentence remained grammatical. Paraphrases extracted from a parallel corpus with manual alignments are judged to be accurate (both meaningful and grammatical) 75% of the time, retaining the meaning of the original phrase 85% of the time. Using automatic alignments, meaning can be retained at a rate of 70%.Being a language independent and probabilistic approach allows our method to be easily integrated into statistical machine translation. A paraphrase model derived from parallel corpora other than the one used to train the translation model can be used to increase the coverage of statistical machine translation by adding translations of previously unseen words and phrases. If the translation of a word was not learned, but a translation of a synonymous word has been learned, then the word is paraphrased and its paraphrase is translated. Phrases can be treated similarly. Results show that augmenting a state-of-the-art SMT system with paraphrases in this way leads to significantly improved coverage and translation quality. For a training corpus with 10,000 sentence pairs, we increase the coverage of unique test set unigrams from 48% to 90%, with more than half of the newly covered items accurately translated, as opposed to none in current approaches