Statistical parsing of morphologically rich languages (SPMRL): what, how and whither

The term Morphologically Rich Languages (MRLs) refers to languages in which significant information concerning syntactic units and relations is expressed at word-level. There is ample evidence that the application of readily available statistical parsing models to such languages is susceptible to serious performance degradation. The first workshop on statistical parsing of MRLs hosts a variety of contributions which show that despite language-specific idiosyncrasies, the problems associated with parsing MRLs cut across languages and parsing frameworks. In this paper we review the current state-of-affairs with respect to parsing MRLs and point out central challenges. We synthesize the contributions of researchers working on parsing Arabic, Basque, French, German, Hebrew, Hindi and Korean to point out shared solutions across languages. The overarching analysis suggests itself as a source of directions for future investigations

Analyzing, enhancing, optimizing and applying dependency analysis

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Informática, Departamento de Ingeniería del Software e Inteligencia Artificial, leída el 19/12/2012Los analizadores de dependencias estadísticos han sido mejorados en gran medida durante los últimos años. Esto ha sido posible gracias a los sistemas basados en aprendizaje automático que muestran una gran precisión. Estos sistemas permiten la generación de parsers para idiomas en los que se disponga de un corpus adecuado sin causar, para ello, un gran esfuerzo en el usuario final. MaltParser es uno de estos sistemas. En esta tesis hemos usado sistemas del estado del arte, para mostrar una serie de contribuciones completamente relacionadas con el procesamiento de lenguaje natural (PLN) y análisis de dependencias: (i) Estudio del problema del análisis de dependencias demostrando la homogeneidad en la precisión y mostrando contribuciones interesantes sobre la longitud de las frases, el tamaño de los corpora de entrenamiento y como evaluamos los parsers. (ii) Hemos estudiado además algunas maneras de mejorar la precisión modificando el flujo de análisis de dos maneras distintas, analizando algunos segmentos de las frases de manera separada, y modificando el comportamiento interno de los algoritmos de parsing. (iii) Hemos investigado la selección automática de atributos para aprendizaje máquina para analizadores de dependencias basados en transiciones que consideramos un importante problema y algo que realmente es necesario resolver dado el estado de la cuestión, ya que además puede servir para resolver de mejor manera tareas relacionadas con el análisis de dependencias. (iv) Finalmente, hemos aplicado el análisis de dependencias para resolver algunos problemas, hoy en día importantes, para el procesamiento de lenguage natural (PLN) como son la simplificación de textos o la inferencia del alcance de señales de negación. Por último, añadir que el conocimiento adquirido en la realización de esta tesis puede usarse para implementar aplicaciones basadas en análisis de dependencias más robustas en PLN o en otras áreas relacionadas, como se demuestra a lo largo de la tesis. [ABSTRACT] Statistical dependency parsing accuracy has been improved substantially during the last years. One of the main reasons is the inclusion of data- driven (or machine learning) based methods. Machine learning allows the development of parsers for every language that has an adequate training corpus without requiring a great effort. MaltParser is one of such systems. In the present thesis we have used state of the art systems (mainly Malt- Parser), to show some contributions in four different areas inherently related to natural language processing (NLP) and dependency parsing: (i) We stu- died the parsing problem demonstrating the homogeneity of the performance and showing interesting contributions about sentence length, corpora size and how we normally evaluate the parsers. (ii) We have also tried some ways of improving the parsing accuracy by modifying the flow of analysis, parsing some segments of the sentences separately by finally constructing a parsing combination problem. We also studied the modification of the inter- nal behavior of the parsers focusing on the root of dependency structures, which is an important part of what a dependency parser parses and worth studying. (iii) We have researched automatic feature selection and parsing optimization for transition based parsers which we consider an important problem and something that definitely needs to be done in dependency par- sing in order to solve parsing problems in a more successful way. And (iv) we have applied syntactic dependency structures and dependency parsing to solve some Natural Language Processing (NLP) problems such as text simplification and inferring the scope of negation cues. Furthermore, the knowledge acquired when developing this thesis could be used to implement more robust dependency parsing–based applications in different NLP (or related) areas, as we demonstrate in the present thesis.Depto. de Ingeniería de Software e Inteligencia Artificial (ISIA)Fac. de InformáticaTRUEunpu

The Evalita 2014 Dependency Parsing task

SUMMARY. The Parsing Task is among the “historical” tasks of Evalita, and in all editions its main objective has been to define and improve state-of-the-art technologies for parsing Italian. The 2014’s edition of the shared task features several novelties that have mainly to do with the data set and the subtasks. The paper therefore focuses on these two strictly interrelated aspects and presents an overview of the participants systems and results. RIASSUNTO. Il “Parsing Task”, tra i compiti storici di Evalita, in tutte le edizioni ha avuto lo scopo principale di definire ed estendere lo stato dell’arte per l’analisi sin- tattica automatica della lingua italiana. Nell’edizione del 2014 della campagna di valutazione esso si caratterizza per alcune significative novità legate in particolare ai dati utilizzati per l’addestramento e alla sua organizzazione interna. L’articolo si focalizza pertanto su questi due aspetti strettamente interrelati e presenta una panoramica dei sistemi che hanno partecipato e dei risultati raggiunti

Proceedings

Proceedings of the Ninth International Workshop on Treebanks and Linguistic Theories. Editors: Markus Dickinson, Kaili Müürisep and Marco Passarotti. NEALT Proceedings Series, Vol. 9 (2010), 268 pages. © 2010 The editors and contributors. Published by Northern European Association for Language Technology (NEALT) http://omilia.uio.no/nealt . Electronically published at Tartu University Library (Estonia) http://hdl.handle.net/10062/15891

New Treebank or Repurposed? On the Feasibility of Cross-Lingual Parsing of Romance Languages with Universal Dependencies

This is the final peer-reviewed manuscript that was accepted for publication in Natural Language Engineering. Changes resulting from the publishing process, such as editing, corrections, structural formatting, and other quality control mechanisms may not be reflected in this document.[Abstract] This paper addresses the feasibility of cross-lingual parsing with Universal Dependencies (UD) between Romance languages, analyzing its performance when compared to the use of manually annotated resources of the target languages. Several experiments take into account factors such as the lexical distance between the source and target varieties, the impact of delexicalization, the combination of different source treebanks or the adaptation of resources to the target language, among others. The results of these evaluations show that the direct application of a parser from one Romance language to another reaches similar labeled attachment score (LAS) values to those obtained with a manual annotation of about 3,000 tokens in the target language, and unlabeled attachment score (UAS) results equivalent to the use of around 7,000 tokens, depending on the case. These numbers can noticeably increase by performing a focused selection of the source treebanks. Furthermore, the removal of the words in the training corpus (delexicalization) is not useful in most cases of cross-lingual parsing of Romance languages. The lessons learned with the performed experiments were used to build a new UD treebank for Galician, with 1,000 sentences manually corrected after an automatic cross-lingual annotation. Several evaluations in this new resource show that a cross-lingual parser built with the best combination and adaptation of the source treebanks performs better (77 percent LAS and 82 percent UAS) than using more than 16,000 (for LAS results) and more than 20,000 (UAS) manually labeled tokens of Galician.Ministerio de Economía y Competitividad; FJCI-2014-22853Ministerio de Economía y Competitividad; FFI2014-51978-C2-1-RMinisterio de Economía y Competitividad; FFI2014-51978-C2-2-

Parsing and Evaluation. Improving Dependency Grammars Accuracy. Anàlisi Sintàctica Automàtica i Avaluació. Millora de qualitat per a Gramàtiques de Dependències

Because parsers are still limited in analysing specific ambiguous constructions, the research presented in this thesis mainly aims to contribute to the improvement of parsing performance when it has knowledge integrated in order to deal with ambiguous linguistic phenomena. More precisely, this thesis intends to provide empirical solutions to the disambiguation of prepositional phrase attachment and argument recognition in order to assist parsers in generating a more accurate syntactic analysis. The disambiguation of these two highly ambiguous linguistic phenomena by the integration of knowledge about the language necessarily relies on linguistic and statistical strategies for knowledge acquisition. The starting point of this research proposal is the development of a rule-based grammar for Spanish and for Catalan following the theoretical basis of Dependency Grammar (Tesnière, 1959; Mel’čuk, 1988) in order to carry out two experiments about the integration of automatically- acquired knowledge. In order to build two robust grammars that understand a sentence, the FreeLing pipeline (Padró et al., 2010) has been used as a framework. On the other hand, an eclectic repertoire of criteria about the nature of syntactic heads is proposed by reviewing the postulates of Generative Grammar (Chomsky, 1981; Bonet and Solà, 1986; Haegeman, 1991) and Dependency Grammar (Tesnière, 1959; Mel’čuk, 1988). Furthermore, a set of dependency relations is provided and mapped to Universal Dependencies (Mcdonald et al., 2013). Furthermore, an empirical evaluation method has been designed in order to carry out both a quantitative and a qualitative analysis. In particular, the dependency parsed trees generated by the grammars are compared to real linguistic data. The quantitative evaluation is based on the Spanish Tibidabo Treebank (Marimon et al., 2014), which is large enough to carry out a real analysis of the grammars performance and which has been annotated with the same formalism as the grammars, syntactic dependencies. Since the criteria between both resources are differ- ent, a process of harmonization has been applied developing a set of rules that automatically adapt the criteria of the corpus to the grammar criteria. With regard to qualitative evaluation, there are no available resources to evaluate Spanish and Catalan dependency grammars quali- tatively. For this reason, a test suite of syntactic phenomena about structure and word order has been built. In order to create a representative repertoire of the languages observed, descriptive grammars (Bosque and Demonte, 1999; Solà et al., 2002) and the SenSem Corpus (Vázquez and Fernández-Montraveta, 2015) have been used for capturing relevant structures and word order patterns, respectively. Thanks to these two tools, two experiments have been carried out in order to prove that knowl- edge integration improves the parsing accuracy. On the one hand, the automatic learning of lan- guage models has been explored by means of statistical methods in order to disambiguate PP- attachment. More precisely, a model has been learned with a supervised classifier using Weka (Witten and Frank, 2005). Furthermore, an unsupervised model based on word embeddings has been applied (Mikolov et al., 2013a,b). The results of the experiment show that the supervised method is limited in predicting solutions for unseen data, which is resolved by the unsupervised method since provides a solution for any case. However, the unsupervised method is limited if it Parsing and Evaluation Improving Dependency Grammars Accuracy only learns from lexical data. For this reason, training data needs to be enriched with the lexical value of the preposition, as well as semantic and syntactic features. In addition, the number of patterns used to learn language models has to be extended in order to have an impact on the grammars. On the other hand, another experiment is carried out in order to improve the argument recog- nition in the grammars by the acquisition of linguistic knowledge. In this experiment, knowledge is acquired automatically from the extraction of verb subcategorization frames from the SenSem Corpus (Vázquez and Fernández-Montraveta, 2015) which contains the verb predicate and its arguments annotated syntactically. As a result of the information extracted, subcategorization frames have been classified into subcategorization classes regarding the patterns observed in the corpus. The results of the subcategorization classes integration in the grammars prove that this information increases the accuracy of the argument recognition in the grammars. The results of the research of this thesis show that grammars’ rules on their own are not ex- pressive enough to resolve complex ambiguities. However, the integration of knowledge about these ambiguities in the grammars may be decisive in the disambiguation. On the one hand, sta- tistical knowledge about PP-attachment can improve the grammars accuracy, but syntactic and semantic information, and new patterns of PP-attachment need to be included in the language models in order to contribute to disambiguate this phenomenon. On the other hand, linguistic knowledge about verb subcategorization acquired from annotated linguistic resources show a positive influence positively on grammars’ accuracy.Aquesta tesi vol tractar les limitacions amb què es troben els analitzadors sintàctics automàtics actualment. Tot i els progressos que s’han fet en l’àrea del Processament del Llenguatge Nat- ural en els darrers anys, les tecnologies del llenguatge i, en particular, els analitzadors sintàc- tics automàtics no han pogut traspassar el llindar de certes ambiguïtats estructurals com ara l’agrupació del sintagma preposicional i el reconeixement d’arguments. És per aquest motiu que la recerca duta a terme en aquesta tesi té com a objectiu aportar millores signiflcatives de quali- tat a l’anàlisi sintàctica automàtica per mitjà de la integració de coneixement lingüístic i estadístic per desambiguar construccions sintàctiques ambigües. El punt de partida de la recerca ha estat el desenvolupament de d’una gramàtica en espanyol i una altra en català basades en regles que segueixen els postulats de la Gramàtica de Dependèn- dencies (Tesnière, 1959; Mel’čuk, 1988) per tal de dur a terme els experiments sobre l’adquisició de coneixement automàtic. Per tal de crear dues gramàtiques robustes que analitzin i entenguin l’oració en profunditat, ens hem basat en l’arquitectura de FreeLing (Padró et al., 2010), una lli- breria de Processament de Llenguatge Natural que proveeix una anàlisi lingüística automàtica de l’oració. Per una altra banda, s’ha elaborat una proposta eclèctica de criteris lingüístics per determinar la formació dels sintagmes i les clàusules a la gramàtica per mitjà de la revisió de les propostes teòriques de la Gramàtica Generativa (Chomsky, 1981; Bonet and Solà, 1986; Haege- man, 1991) i de la Gramàtica de Dependències (Tesnière, 1959; Mel’čuk, 1988). Aquesta proposta s’acompanya d’un llistat de les etiquetes de relació de dependència que fan servir les regles de les gramàtques. A més a més de l’elaboració d’aquest llistat, s’han establert les correspondències amb l’estàndard d’anotació de les Dependències Universals (Mcdonald et al., 2013). Alhora, s’ha dissenyat un sistema d’avaluació empíric que té en compte l’anàlisi quantitativa i qualitativa per tal de fer una valoració completa dels resultats dels experiments. Precisament, es tracta una tasca empírica pel fet que es comparen les anàlisis generades per les gramàtiques amb dades reals de la llengua. Per tal de dur a terme l’avaluació des d’una perspectiva quan- titativa, s’ha fet servir el corpus Tibidabo en espanyol (Marimon et al., 2014) disponible només en espanyol que és prou extens per construir una anàlisi real de les gramàtiques i que ha estat anotat amb el mateix formalisme que les gramàtiques. En concret, per tal com els criteris de les gramàtiques i del corpus no són coincidents, s’ha dut a terme un procés d’harmonització de cri- teris per mitjà d’unes regles creades manualment que adapten automàticament l’estructura i la relació de dependència del corpus al criteri de les gramàtiques. Pel que fa a l’avaluació qualitativa, pel fet que no hi ha recursos disponibles en espanyol i català, hem dissenyat un reprertori de test de fenòmens sintàctics estructurals i relacionats amb l’ordre de l’oració. Amb l’objectiu de crear un repertori representatiu de les llengües estudiades, s’han fet servir gramàtiques descriptives per fornir el repertori d’estructures sintàctiques (Bosque and Demonte, 1999; Solà et al., 2002) i el Corpus SenSem (Vázquez and Fernández-Montraveta, 2015) per capturar automàticament l’ordre oracional. Gràcies a aquestes dues eines, s’han pogut dur a terme dos experiments per provar que la integració de coneixement en l’anàlisi sintàctica automàtica en millora la qualitat. D’una banda, Parsing and Evaluation Improving Dependency Grammars Accuracy s’ha explorat l’aprenentatge de models de llenguatge per mitjà de models estadístics per tal de proposar solucions a l’agrupació del sintagma preposicional. Més concretament, s’ha desen- volupat un model de llenguatge per mitjà d’un classiflcador d’aprenentatge supervisat de Weka (Witten and Frank, 2005). A més a més, s’ha après un model de llenguatge per mitjà d’un mètode no supervisat basat en l’aproximació distribucional anomenat word embeddings (Mikolov et al., 2013a,b). Els resultats de l’experiment posen de manifest que el mètode supervisat té greus lim- itacions per fer donar una resposta en dades que no ha vist prèviament, cosa que és superada pel mètode no supervisat pel fet que és capaç de classiflcar qualsevol cas. De tota manera, el mètode no supervisat que s’ha estudiat és limitat si aprèn a partir de dades lèxiques. Per aquesta raó, és necessari que les dades utilitzades per entrenar el model continguin el valor de la preposi- ció, trets sintàctics i semàntics. A més a més, cal ampliar el número de patrons apresos per tal d’ampliar la cobertura dels models i tenir un impacte en els resultats de les gramàtiques. D’una altra banda, s’ha proposat una manera de millorar el reconeixement d’arguments a les gramàtiques per mitjà de l’adquisició de coneixement lingüístic. En aquest experiment, s’ha op- tat per extreure automàticament el coneixement en forma de classes de subcategorització verbal d’el Corpus SenSem (Vázquez and Fernández-Montraveta, 2015), que conté anotats sintàctica- ment el predicat verbal i els seus arguments. A partir de la informació extreta, s’ha classiflcat les diverses diàtesis verbals en classes de subcategorització verbal en funció dels patrons observats en el corpus. Els resultats de la integració de les classes de subcategorització a les gramàtiques mostren que aquesta informació determina positivament el reconeixement dels arguments. Els resultats de la recerca duta a terme en aquesta tesi doctoral posen de manifest que les regles de les gramàtiques no són prou expressives per elles mateixes per resoldre ambigüitats complexes del llenguatge. No obstant això, la integració de coneixement sobre aquestes am- bigüitats pot ser decisiu a l’hora de proposar una solució. D’una banda, el coneixement estadístic sobre l’agrupació del sintagma preposicional pot millorar la qualitat de les gramàtiques, però per aflrmar-ho cal incloure informació sintàctica i semàntica en els models d’aprenentatge automàtic i capturar més patrons per contribuir en la desambiguació de fenòmens complexos. D’una al- tra banda, el coneixement lingüístic sobre subcategorització verbal adquirit de recursos lingüís- tics anotats influeix decisivament en la qualitat de les gramàtiques per a l’anàlisi sintàctica au- tomàtica

Improving the Arc-Eager Model with Reverse Parsing

A known way to improve the accuracy of dependency parsers is to combine several different parsing algorithms, in such a way that the weaknesses of each of the models can be compensated by the strengths of others. For example, voting-based combination schemes are based on variants of the idea of analyzing each sentence with various parsers, and constructing a combined output where the head of each node is determined by "majority vote" among the different parsers. Typically, such approaches combine very different parsing models to take advantage of the variability in the parsing errors they make. In this paper, we show that consistent improvements in accuracy can be obtained in a much simpler way by combining a single parser with itself. In particular, we start with a greedy implementation of the Nivre pseudo-projective arc-eager algorithm, a well-known left-to-right transition-based parser, and we combine it with a "mirrored" version of the algorithm that analyzes sentences from right to left. To determine which of the two obtained outputs we trust for the head of each node, we use simple criteria based on the length and position of dependency arcs. Experiments on several datasets from the CoNLL-X shared task and the WSJ section of the English Penn Treebank show that the novel combination system obtains better performance than the baseline arc-eager parser in all cases. To test the generality of the approach, we also perform experiments with a different transition system (arc-standard) and a different search strategy (beam search), obtaining similar improvements in all these settings