Rapport : a fact-based question answering system for portuguese

Question answering is one of the longest-standing problems in natural language processing. Although natural language interfaces for computer systems can be considered more common these days, the same still does not happen regarding access to specific textual information. Any full text search engine can easily retrieve documents containing user specified or closely related terms, however it is typically unable to answer user questions with small passages or short answers. The problem with question answering is that text is hard to process, due to its syntactic structure and, to a higher degree, to its semantic contents. At the sentence level, although the syntactic aspects of natural language have well known rules, the size and complexity of a sentence may make it difficult to analyze its structure. Furthermore, semantic aspects are still arduous to address, with text ambiguity being one of the hardest tasks to handle. There is also the need to correctly process the question in order to define its target, and then select and process the answers found in a text. Additionally, the selected text that may yield the answer to a given question must be further processed in order to present just a passage instead of the full text. These issues take also longer to address in languages other than English, as is the case of Portuguese, that have a lot less people working on them. This work focuses on question answering for Portuguese. In other words, our field of interest is in the presentation of short answers, passages, and possibly full sentences, but not whole documents, to questions formulated using natural language. For that purpose, we have developed a system, RAPPORT, built upon the use of open information extraction techniques for extracting triples, so called facts, characterizing information on text files, and then storing and using them for answering user queries done in natural language. These facts, in the form of subject, predicate and object, alongside other metadata, constitute the basis of the answers presented by the system. Facts work both by storing short and direct information found in a text, typically entity related information, and by containing in themselves the answers to the questions already in the form of small passages. As for the results, although there is margin for improvement, they are a tangible proof of the adequacy of our approach and its different modules for storing information and retrieving answers in question answering systems. In the process, in addition to contributing with a new approach to question answering for Portuguese, and validating the application of open information extraction to question answering, we have developed a set of tools that has been used in other natural language processing related works, such as is the case of a lemmatizer, LEMPORT, which was built from scratch, and has a high accuracy. Many of these tools result from the improvement of those found in the Apache OpenNLP toolkit, by pre-processing their input, post-processing their output, or both, and by training models for use in those tools or other, such as MaltParser. Other tools include the creation of interfaces for other resources containing, for example, synonyms, hypernyms, hyponyms, or the creation of lists of, for instance, relations between verbs and agents, using rules

Onto.PT: Automatic Construction of a Lexical Ontology for Portuguese

This ongoing research presents an alternative to the man- ual creation of lexical resources and proposes an approach towards the automatic construction of a lexical ontology for Portuguese. Tex- tual sources are exploited in order to obtain a lexical network based on terms and, after clustering and mapping, a wordnet-like lexical on- tology is created. At the end of the paper, current results are shown

Information Extraction for Event Ranking

Search engines are evolving towards richer and stronger semantic approaches, focusing on entity-oriented tasks where knowledge bases have become fundamental. In order to support semantic search, search engines are increasingly reliant on robust information extraction systems. In fact, most modern search engines are already highly dependent on a well-curated knowledge base. Nevertheless, they still lack the ability to effectively and automatically take advantage of multiple heterogeneous data sources. Central tasks include harnessing the information locked within textual content by linking mentioned entities to a knowledge base, or the integration of multiple knowledge bases to answer natural language questions. Combining text and knowledge bases is frequently used to improve search results, but it can also be used for the query-independent ranking of entities like events. In this work, we present a complete information extraction pipeline for the Portuguese language, covering all stages from data acquisition to knowledge base population. We also describe a practical application of the automatically extracted information, to support the ranking of upcoming events displayed in the landing page of an institutional search engine, where space is limited to only three relevant events. We manually annotate a dataset of news, covering event announcements from multiple faculties and organic units of the institution. We then use it to train and evaluate the named entity recognition module of the pipeline. We rank events by taking advantage of identified entities, as well as partOf relations, in order to compute an entity popularity score, as well as an entity click score based on implicit feedback from clicks from the institutional search engine. We then combine these two scores with the number of days to the event, obtaining a final ranking for the three most relevant upcoming events

Biomedical semantic question and answering system

Tese de mestrado, Informática, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017Os sistemas de Question Answering são excelentes ferramentas para a obtenção de respostas simples e em vários formatos de uma maneira tamb´em simples, sendo de grande utilidade na área de Information Retrieval, para responder a perguntas da comunidade online, e também para fins investigativos ou de prospeção de informação. A área da saúde tem beneficiado muito com estes avanços, auxiliados com o progresso da tecnologia e de ferramentas delas provenientes, que podem ser usadas nesta área, resultando na constante informatização destas áreas. Estes sistemas têm um grande potencial, uma vez que eles acedem a grandes conjuntos de dados estruturados e não estruturados, como por exemplo, a Web ou a grandes repositórios de informação provenientes de lá, de forma a obter as suas respostas, e no caso da comunidade de perguntas e respostas, fóruns online de perguntas e respostas em threads por temática. Os dados não estruturados fornecem um maior desafio, apesar dos dados estruturados de certa maneira limitar o leque de opções transformativas sobre os mesmos. A mesma disponibilização de tais conjuntos de dados de forma pública em formato digital oferecem uma maior liberdade para o público, e mais especificamente os investigadores das áreas específicas envolvidas com estes dados, permitindo uma fácil partilha das mesmas entre os vários interessados. De um modo geral, tais sistemas não estão disponíveis para reutilização pública, porque estão limitados ao campo da investigação, para provar conceitos de algoritmos específicos, são de difícil reutilização por parte de um público mais alargado, ou são ainda de difícil manutenção, pois rapidamente podem ficar desatualizados, principalmente nas tecnologias usadas, que podem deixar de ter suporte. O objetivo desta tese é desenvolver um sistema que colmate algumas destas falhas, promovendo a modularidade entre os módulos, o equilíbrio entre a implementação e a facilidade de utilização, desempenho dos sub-módulos, com o mínimo de pré-requisitos possíveis, tendo como resultado final um sistema de QA base adapaptado para um domínio de conhecimento. Tal sistema será constituído por subsistemas provados individualmente. Nesta tese, são descritobos vários tipos de sistemas, como os de prospecção de informação e os baseados em conhecimento, com enfoque em dois sistemas específicos desta área, o YodaQA e o OAQA. São apresentadas também várias ferramentas úteis e que são recorridas em vários destes sistemas que recorrem a técnicas de Text Classification, que vão desde o processamento de linguagem natural, ao Tokenizatioin, ao Part-of-speech tagging, como a exploração de técnicas de aprendizagem automática (Machine Learning) recorrendo a algoritmos supervisionados e não supervisionados, a semelhança textual (Pattern Matching) e semelhança semântica (Semantic Similarity). De uma forma geral, a partir destas técnicas é possível através de trechos de texto fornecidos, obter informação adicional acerca desses mesmos trechos. São ainda abordadas várias ferramentas que utilizam as técnicas descritas, como algumas de anotação, outras de semelhança semântica e ainda outras num contexto de organização, ordenação e pesquisa de grandes quantidades de informação de forma escaláveis que são úteis e utilizadas neste tipo de aplicações. Alguns dos principais conjuntos de dados são também descritos e abordados. A framework desenvolvida resultou em dois sistemas com uma arquitetura modular em pipeline, composta por módulos distintos consoante a tarefa desenvolvida. Estes módulos tinham bem definido os seus parâmetros de entrada como o que devolviam. O primeiro sistema tinha como entrada um conjunto de threads de perguntas e respostas em comentário e devolvia cada conjunto de dez comentários a uma pergunta ordenada e com um valor que condizia com a utilidade desse comentário para com a resposta. Este sistema denominou-se por MoRS e foi a prova de conceito modular do sistema final a desenvolver. O segundo sistema tem como entrada variadas perguntas da área da biomédica restrita a quatro tipos de pergunta, devolvendo as respectivas respostas, acompanhadas de metadata utilizada na análise dessa pergunta. Foram feitas algumas variações deste sistema, por forma a poder aferir se as escolhas de desenvolvimento iam sendo correctas, utilizando sempre a mesma framework (MoQA) e culminando com o sistema denominado MoQABio. Os principais módulos que compõem estes sistemas incluem, por ordem de uso, um módulo para o reconhecimento de entidades (também biomédicas), utilizando uma das ferramentas já investigadas no capítulo do trabalho relacionado. Também um módulo denominado de Combiner, em que a cada documento recolhido a partir do resultado do módulo anterior, são atribuídos os resultados de várias métricas, que servirão para treinar, no módulo seguinte, a partir da aplicação de algoritmos de aprendizagem automática de forma a gerar um modelo de reconhecimento baseado nestes casos. Após o treino deste modelo, será possível utilizar um classificador de bons e maus artigos. Os modelos foram gerados na sua maioria a partir de Support Vector Machine, havendo também a opção de utilização de Multi-layer Perceptron. Desta feita, dos artigos aprovados são retirados metadata, por forma a construir todo o resto da resposta, que incluia os conceitos, referencia dos documentos, e principais frases desses documentos. No módulo do sistema final do Combiner, existem avaliações que vão desde o já referido Pattern Matching, com medidas como o número de entidades em comum entre a questão e o artigo, de Semantic Similarity usando métricas providenciadas pelos autores da biblioteca Sematch, incluindo semelhança entre conceitos e entidades do DBpedia e outras medidas de semelhança semântica padrão, como Resnik ou Wu-Palmer. Outras métricas incluem o comprimento do artigo, uma métrica de semelhança entre duas frases e o tempo em milisegundos desse artigo. Apesar de terem sido desenvolvidos dois sistemas, as variações desenvolvidas a partir do MoQA, é que têm como pré-requisitos conjuntos de dados provenientes de várias fontes, entre elas o ficheiro de treino e teste de perguntas, o repositório PubMed, que tem inúmeros artigos científicos na área da biomédica, dos quais se vai retirar toda a informação utilizada para as respostas. Além destas fontes locais, existe o OPENphacts, que é externa, que fornecerá informação sobre várias expressões da área biomédica detectadas no primeiro módulo. No fim dos sistemas cujo ancestral foi o MoQA estarem prontos, é possível os utilizadores interagirem com este sistema através de uma aplicação web, a partir da qual, ao inserirem o tipo de resposta que pretendem e a pergunta que querem ver respondida, essa pergunta é passada pelo sistema e devolvida à aplicação web a resposta, e respectiva metadata. Ao investigar a metadata, é possível aceder à informação original. O WS4A participou no BioASQ de 2016, desenvolvida pela equipa ULisboa, o MoRS participou do SemEval Task 3 de 2017 e foi desenvolvida pelo pr´oprio, e por fim oMoQA da mesma autoria do segundo e cujo desempenho foi avaliado consoante os mesmos dados e métricas do WS4A. Enquanto que no caso do BioASQ, era abordado o desempenho de um sistema de Question Answering na àrea da biomédica, no SemEval era abordado um sistema de ordenação de comentários para com uma determinada pergunta, sendo os sistemas submetidos avaliados oficialmente usando as medidas como precision, recall e F-measure. De forma a comparar o impacto das características e ferramentas usadas em cada um dos modelos de aprendizagem automática construídos, estes foram comparados entre si, assim como a melhoria percentual entre os sistemas desenvolvidos ao longo do tempo. Além das avaliações oficiais, houve também avaliações locais que permitiram explorar ainda mais a progressão dos sistemas ao longo do tempo, incluindo os três sistemas desenvolvidos a partir do MoQA. Este trabalho apresenta um sistema que apesar de usar técnicas state of the art com algumas adaptações, conseguiu atingir uma melhoria desempenho relevante face ao seu predecessor e resultados equiparados aos melhores do ano da competição cujos dados utilizou, possuindo assim um grande potencial para atingir melhores resultados. Alguns dos seus contributos já vêm desde Fevereiro de 2016, com o WS4A [86], que participou no BioASQ 2016, com o passo seguinte no MoRS [85], que por sua vez participou no SemEval 2017, findando pelo MoQA, com grandes melhorias e disponível ao público em https://github.com/lasigeBioTM/MoQA. Como trabalho futuro, propõem-se sugestões, começando por melhorar a robustez do sistema, exploração adicional da metadata para melhor direcionar a pesquisa de respostas, a adição e exploração de novas características do modelo a desenvolver e a constante renovação de ferramentas utilizadas Também a incorporação de novas métricas fornecidas pelo Sematch, o melhoramento da formulação de queries feitas ao sistema são medidas a ter em atenção, dado que é preciso pesar o desempenho e o tempo de resposta a uma pergunta.Question Answering systems have been of great use and interest in our times. They are great tools for acquiring simple answers in a simple way, being of great utility in the area of information retrieval, and also for community question answering. Such systems have great potential, since they access large sets of data, for example from the Web, to acquire their answers, and in the case of community question answering, forums. Such systems are not available for public reuse because they are only limited for researching purposes or even proof-of-concept systems of specific algorithms, with researchers repeating over and over again the same r very similar modules frequently, thus not providing a larger public with a tool which could serve their purposes. When such systems are made available, are of cumbersome installation or configuration, which includes reading the documentation and depending on the researchers’ programming ability. In this thesis, the two best available systems in these situations, YodaQA and OAQA are described. A description of the main modules is given, with some sub-problems and hypothetical solutions, also described. Many systems, algorithms (i.e. learning, ranking) were also described. This work presents a modular system, MoQA (which is available at https:// github.com/lasigeBioTM/MoQA), that solves some of these problems by creating a framework that comes with a baseline QA system for general purpose local inquiry, but which is a highly modular system, built with individually proven subsystems, and using known tools such as Sematch, It is a descendant of WS4A [86] and MoRS [85], which took part in BioASQ 2016 (with recognition) and SemEval 2017 repectively. Machine Learning algorithms and Stanford Named Entity Recognition. Its purpose is to have a performance as high as possible while keeping the prerequisites, edition, and the ability to change such modules to the users’ wishes and researching purposes while providing an easy platform through which the final user may use such framework. MoQA had three variants, which were compared with each other, with MoQABio, with the best results among them, by using different tools than the other systems, focusing on the biomedical domain knowledge

Statistical Extraction of Multilingual Natural Language Patterns for RDF Predicates: Algorithms and Applications

The Data Web has undergone a tremendous growth period. It currently consists of more then 3300 publicly available knowledge bases describing millions of resources from various domains, such as life sciences, government or geography, with over 89 billion facts. In the same way, the Document Web grew to the state where approximately 4.55 billion websites exist, 300 million photos are uploaded on Facebook as well as 3.5 billion Google searches are performed on average every day. However, there is a gap between the Document Web and the Data Web, since for example knowledge bases available on the Data Web are most commonly extracted from structured or semi-structured sources, but the majority of information available on the Web is contained in unstructured sources such as news articles, blog post, photos, forum discussions, etc. As a result, data on the Data Web not only misses a significant fragment of information but also suffers from a lack of actuality since typical extraction methods are time-consuming and can only be carried out periodically. Furthermore, provenance information is rarely taken into consideration and therefore gets lost in the transformation process. In addition, users are accustomed to entering keyword queries to satisfy their information needs. With the availability of machine-readable knowledge bases, lay users could be empowered to issue more specific questions and get more precise answers. In this thesis, we address the problem of Relation Extraction, one of the key challenges pertaining to closing the gap between the Document Web and the Data Web by four means. First, we present a distant supervision approach that allows finding multilingual natural language representations of formal relations already contained in the Data Web. We use these natural language representations to find sentences on the Document Web that contain unseen instances of this relation between two entities. Second, we address the problem of data actuality by presenting a real-time data stream RDF extraction framework and utilize this framework to extract RDF from RSS news feeds. Third, we present a novel fact validation algorithm, based on natural language representations, able to not only verify or falsify a given triple, but also to find trustworthy sources for it on the Web and estimating a time scope in which the triple holds true. The features used by this algorithm to determine if a website is indeed trustworthy are used as provenance information and therewith help to create metadata for facts in the Data Web. Finally, we present a question answering system that uses the natural language representations to map natural language question to formal SPARQL queries, allowing lay users to make use of the large amounts of data available on the Data Web to satisfy their information need

A Survey on Open Information Extraction

We provide a detailed overview of the various approaches that were proposed to date to solve the task of Open Information Extraction. We present the major challenges that such systems face, show the evolution of the suggested approaches over time and depict the specific issues they address. In addition, we provide a critique of the commonly applied evaluation procedures for assessing the performance of Open IE systems and highlight some directions for future work.Comment: 27th International Conference on Computational Linguistics (COLING 2018

Semantic Relation Extraction. Resources, Tools and Strategies

[Abstract] Relation extraction is a subtask of information extraction that aims at obtaining instances of semantic relations present in texts. This information can be arranged in machine-readable formats, useful for several applications that need structured semantic knowledge. The work presented in this paper explores different strategies to automate the extraction of semantic relations from texts in Portuguese, Galician and Spanish. Both machine learning (distant-supervised and supervised) and rule-based techniques are investigated, and the impact of the different levels of linguistic knowledge is analyzed for the various approaches. Regarding domains, the experiments are focused on the extraction of encyclopedic knowledge, by means of the development of biographical relations classifiers (in a closed domain) and the evaluation of an open information extraction tool. To implement the extraction systems, several natural language processing tools have been built for the three research languages: From sentence splitting and tokenization modules to part-of-speech taggers, named entity recognizers and coreference resolution systems. Furthermore, several lexica and corpora have been compiled and enriched with different levels of linguistic annotation, which are useful for both training and testing probabilistic and symbolic models. As a result of the performed work, new resources and tools are available for automated processing of texts in Portuguese, Galician and Spanish.Ministerio de Economía y Competitividad; FFI2014-51978-C2-1-RMinisterio de Economía y Competitividad; FJCI-2014-2285