ANSWER SIMILARITY GROUPING AND DIVERSIFICATION IN QUESTION ANSWERING SYSTEMS

The rise in popularity of mobile and voice search has led to a shift in IR from document to passage retrieval for non-factoid questions. Various datasets such as MSMarco, as well as efficient retrieval models have been developed to identify single best answer passages for this task. However, such models do not specifically address questions which could have multiple or alternative answers. In this dissertation, we focus on this new research area that involves studying answer passage relationships and how this could be applied to passage retrieval tasks. We first create a high quality dataset for the answer passage similarity task in the context of question answering. Manual annotation of passage pairs is performed to set the similarity labels, from which answer group information is automatically generated. We next investigate different types of representations, which could be used to create effective clusters. We experiment with various unsupervised representations and show that distributional representations outperform term based representations for this task. Next, weak supervision is leveraged to further improve the cluster modeling performance. We use BERT as the underlying model for training and show the relative performance of various weak signals such as GloVe and term-based Language Modeling for this task. In order to apply these clusters to the answer passage retrieval task for multi-answer questions, we use a modified version of the Maximal Marginal Relevance (MMR) diversification model. We demonstrate that answers retrieved using this model are more diverse i.e, cover more answer types with low redundancy as well as maximize relevance, with respect to the baselines. So far, we used passage clustering as a means to identify answer groups corresponding to a question and apply them in a question answering task. We extend this a step further by looking at related questions within a conversation. For this purpose, we expand the definition of Reciprocal Rank Fusion (RRF) and use this to identify pertinent history passages for such questions. Updated question rewrites generated using these passages are then used to improve the conversational search task. In addition to being the first work that looks at answer relationships, our specific contributions can be summarized as follows: (1) Creation of new datasets with passage similarity and answer type information; (2) Effective passage similarity clustering models using unsupervised representations and weak supervision methods; (3) Applying the passage similarity/clustering information to diversification framework; (4) Identifying good response history candidates using answer passage clustering for the conversational search task

NLP Driven Models for Automatically Generating Survey Articles for Scientific Topics.

This thesis presents new methods that use natural language processing (NLP) driven models for summarizing research in scientific fields. Given a topic query in the form of a text string, we present methods for finding research articles relevant to the topic as well as summarization algorithms that use lexical and discourse information present in the text of these articles to generate coherent and readable extractive summaries of past research on the topic. In addition to summarizing prior research, good survey articles should also forecast future trends. With this motivation, we present work on forecasting future impact of scientific publications using NLP driven features.PhDComputer Science and EngineeringUniversity of Michigan, Horace H. Rackham School of Graduate Studieshttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/113407/1/rahuljha_1.pd

Question Answering System : A Review On Question Analysis, Document Processing, And Answer Extraction Techniques

Question Answering System could automatically provide an answer to a question posed by human in natural languages. This system consists of question analysis, document processing, and answer extraction module. Question Analysis module has task to translate query into a form that can be processed by document processing module. Document processing is a technique for identifying candidate documents, containing answer relevant to the user query. Furthermore, answer extraction module receives the set of passages from document processing module, then determine the best answers to user. Challenge to optimize Question Answering framework is to increase the performance of all modules in the framework. The performance of all modules that has not been optimized has led to the less accurate answer from question answering systems. Based on this issues, the objective of this study is to review the current state of question analysis, document processing, and answer extraction techniques. Result from this study reveals the potential research issues, namely morphology analysis, question classification, and term weighting algorithm for question classification

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

Text Summarization Across High and Low-Resource Settings

Natural language processing aims to build automated systems that can both understand and generate natural language textual data. As the amount of textual data available online has increased exponentially, so has the need for intelligence systems to comprehend and present it to the world. As a result, automatic text summarization, the process by which a text\u27s salient content is automatically distilled into a concise form, has become a necessary tool. Automatic text summarization approaches and applications vary based on the input summarized, which may constitute single or multiple documents of different genres. Furthermore, the desired output style may consist of a sentence or sub-sentential units chosen directly from the input in extractive summarization or a fusion and paraphrase of the input document in abstractive summarization. Despite differences in the above use-cases, specific themes, such as the role of large-scale data for training these models, the application of summarization models in real-world scenarios, and the need for adequately evaluating and comparing summaries, are common across these settings. This dissertation presents novel data and modeling techniques for deep neural network-based summarization models trained across high-resource (thousands of supervised training examples) and low-resource (zero to hundreds of supervised training examples) data settings and a comprehensive evaluation of the model and metric progress in the field. We examine both Recurrent Neural Network (RNN)-based and Transformer-based models to extract and generate summaries from the input. To facilitate the training of large-scale networks, we introduce datasets applicable for multi-document summarization (MDS) for pedagogical applications and for news summarization. While the high-resource settings allow models to advance state-of-the-art performance, the failure of such models to adapt to settings outside of that in which it was initially trained requires smarter use of labeled data and motivates work in low-resource summarization. To this end, we propose unsupervised learning techniques for both extractive summarization in question answering, abstractive summarization on distantly-supervised data for summarization of community question answering forums, and abstractive zero and few-shot summarization across several domains. To measure the progress made along these axes, we revisit the evaluation of current summarization models. In particular, this dissertation addresses the following research objectives: 1) High-resource Summarization. We introduce datasets for multi-document summarization, focusing on pedagogical applications for NLP, news summarization, and Wikipedia topic summarization. Large-scale datasets allow models to achieve state-of-the-art performance on these tasks compared to prior modeling techniques, and we introduce a novel model to reduce redundancy. However, we also examine how models trained on these large-scale datasets fare when applied to new settings, showing the need for more generalizable models. 2) Low-resource Summarization. While high-resource summarization improves model performance, for practical applications, data-efficient models are necessary. We propose a pipeline for creating synthetic training data for training extractive question-answering models, a form of query-based extractive summarization with short-phrase summaries. In other work, we propose an automatic pipeline for training a multi-document summarizer in answer summarization on community question-answering forums without labeled data. Finally, we push the boundaries of abstractive summarization model performance when little or no training data is available across several domains. 3) Automatic Summarization Evaluation. To understand the extent of progress made across recent modeling techniques and better understand the current evaluation protocols, we examine the current metrics used to compare summarization output quality across 12 metrics across 23 deep neural network models and propose better-motivated summarization evaluation guidelines as well as point to open problems in summarization evaluation

Factoid question answering for spoken documents

In this dissertation, we present a factoid question answering system, specifically tailored for Question Answering (QA) on spoken documents. This work explores, for the first time, which techniques can be robustly adapted from the usual QA on written documents to the more difficult spoken documents scenario. More specifically, we study new information retrieval (IR) techniques designed for speech, and utilize several levels of linguistic information for the speech-based QA task. These include named-entity detection with phonetic information, syntactic parsing applied to speech transcripts, and the use of coreference resolution. Our approach is largely based on supervised machine learning techniques, with special focus on the answer extraction step, and makes little use of handcrafted knowledge. Consequently, it should be easily adaptable to other domains and languages. In the work resulting of this Thesis, we have impulsed and coordinated the creation of an evaluation framework for the task of QA on spoken documents. The framework, named QAst, provides multi-lingual corpora, evaluation questions, and answers key. These corpora have been used in the QAst evaluation that was held in the CLEF workshop for the years 2007, 2008 and 2009, thus helping the developing of state-of-the-art techniques for this particular topic. The presentend QA system and all its modules are extensively evaluated on the European Parliament Plenary Sessions English corpus composed of manual transcripts and automatic transcripts obtained by three different Automatic Speech Recognition (ASR) systems that exhibit significantly different word error rates. This data belongs to the CLEF 2009 track for QA on speech transcripts. The main results confirm that syntactic information is very useful for learning to rank question candidates, improving results on both manual and automatic transcripts unless the ASR quality is very low. Overall, the performance of our system is comparable or better than the state-of-the-art on this corpus, confirming the validity of our approach.En aquesta Tesi, presentem un sistema de Question Answering (QA) factual, especialment ajustat per treballar amb documents orals. En el desenvolupament explorem, per primera vegada, quines tècniques de les habitualment emprades en QA per documents escrit són suficientment robustes per funcionar en l'escenari més difícil de documents orals. Amb més especificitat, estudiem nous mètodes de Information Retrieval (IR) dissenyats per tractar amb la veu, i utilitzem diversos nivells d'informació linqüística. Entre aquests s'inclouen, a saber: detecció de Named Entities utilitzant informació fonètica, "parsing" sintàctic aplicat a transcripcions de veu, i també l'ús d'un sub-sistema de detecció i resolució de la correferència. La nostra aproximació al problema es recolza en gran part en tècniques supervisades de Machine Learning, estant aquestes enfocades especialment cap a la part d'extracció de la resposta, i fa servir la menor quantitat possible de coneixement creat per humans. En conseqüència, tot el procés de QA pot ser adaptat a altres dominis o altres llengües amb relativa facilitat. Un dels resultats addicionals de la feina darrere d'aquesta Tesis ha estat que hem impulsat i coordinat la creació d'un marc d'avaluació de la taska de QA en documents orals. Aquest marc de treball, anomenat QAst (Question Answering on Speech Transcripts), proporciona un corpus de documents orals multi-lingüe, uns conjunts de preguntes d'avaluació, i les respostes correctes d'aquestes. Aquestes dades han estat utilitzades en les evaluacionis QAst que han tingut lloc en el si de les conferències CLEF en els anys 2007, 2008 i 2009; d'aquesta manera s'ha promogut i ajudat a la creació d'un estat-de-l'art de tècniques adreçades a aquest problema en particular. El sistema de QA que presentem i tots els seus particulars sumbòduls, han estat avaluats extensivament utilitzant el corpus EPPS (transcripcions de les Sessions Plenaries del Parlament Europeu) en anglès, que cónté transcripcions manuals de tots els discursos i també transcripcions automàtiques obtingudes mitjançant tres reconeixedors automàtics de la parla (ASR) diferents. Els reconeixedors tenen característiques i resultats diferents que permetes una avaluació quantitativa i qualitativa de la tasca. Aquestes dades pertanyen a l'avaluació QAst del 2009. Els resultats principals de la nostra feina confirmen que la informació sintàctica és mol útil per aprendre automàticament a valorar la plausibilitat de les respostes candidates, millorant els resultats previs tan en transcripcions manuals com transcripcions automàtiques, descomptat que la qualitat de l'ASR sigui molt baixa. En general, el rendiment del nostre sistema és comparable o millor que els altres sistemes pertanyents a l'estat-del'art, confirmant així la validesa de la nostra aproximació

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Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH