Brain-Inspired Computing

This open access book constitutes revised selected papers from the 4th International Workshop on Brain-Inspired Computing, BrainComp 2019, held in Cetraro, Italy, in July 2019. The 11 papers presented in this volume were carefully reviewed and selected for inclusion in this book. They deal with research on brain atlasing, multi-scale models and simulation, HPC and data infra-structures for neuroscience as well as artificial and natural neural architectures

Irony and Sarcasm Detection in Twitter: The Role of Affective Content

Tesis por compendioSocial media platforms, like Twitter, offer a face-saving ability that allows users to express themselves employing figurative language devices such as irony to achieve different communication purposes. Dealing with such kind of content represents a big challenge for computational linguistics. Irony is closely associated with the indirect expression of feelings, emotions and evaluations. Interest in detecting the presence of irony in social media texts has grown significantly in the recent years. In this thesis, we introduce the problem of detecting irony in social media under a computational linguistics perspective. We propose to address this task by focusing, in particular, on the role of affective information for detecting the presence of such figurative language device. Attempting to take advantage of the subjective intrinsic value enclosed in ironic expressions, we present a novel model, called emotIDM, for detecting irony relying on a wide range of affective features. For characterising an ironic utterance, we used an extensive set of resources covering different facets of affect from sentiment to finer-grained emotions. Results show that emotIDM has a competitive performance across the experiments carried out, validating the effectiveness of the proposed approach. Another objective of the thesis is to investigate the differences among tweets labeled with #irony and #sarcasm. Our aim is to contribute to the less investigated topic in computational linguistics on the separation between irony and sarcasm in social media, again, with a special focus on affective features. We also studied a less explored hashtag: #not. We find data-driven arguments on the differences among tweets containing these hashtags, suggesting that the above mentioned hashtags are used to refer different figurative language devices. We identify promising features based on affect-related phenomena for discriminating among different kinds of figurative language devices. We also analyse the role of polarity reversal in tweets containing ironic hashtags, observing that the impact of such phenomenon varies. In the case of tweets labeled with #sarcasm often there is a full reversal, whereas in the case of those tagged with #irony there is an attenuation of the polarity. We analyse the impact of irony and sarcasm on sentiment analysis, observing a drop in the performance of NLP systems developed for this task when irony is present. Therefore, we explored the possible use of our findings in irony detection for the development of an irony-aware sentiment analysis system, assuming that the identification of ironic content could help to improve the correct identification of sentiment polarity. To this aim, we incorporated emotIDM into a pipeline for determining the polarity of a given Twitter message. We compared our results with the state of the art determined by the "Semeval-2015 Task 11" shared task, demonstrating the relevance of considering affective information together with features alerting on the presence of irony for performing sentiment analysis of figurative language for this kind of social media texts. To summarize, we demonstrated the usefulness of exploiting different facets of affective information for dealing with the presence of irony in Twitter.Las plataformas de redes sociales, como Twitter, ofrecen a los usuarios la posibilidad de expresarse de forma libre y espontanea haciendo uso de diferentes recursos lingüísticos como la ironía para lograr diferentes propósitos de comunicación. Manejar ese tipo de contenido representa un gran reto para la lingüística computacional. La ironía está estrechamente vinculada con la expresión indirecta de sentimientos, emociones y evaluaciones. El interés en detectar la presencia de ironía en textos de redes sociales ha aumentado significativamente en los últimos años. En esta tesis, introducimos el problema de detección de ironía en redes sociales desde una perspectiva de la lingüística computacional. Proponemos abordar dicha tarea enfocándonos, particularmente, en el rol de información relativa al afecto y las emociones para detectar la presencia de dicho recurso lingüístico. Con la intención de aprovechar el valor intrínseco de subjetividad contenido en las expresiones irónicas, presentamos un modelo para detectar la presencia de ironía denominado emotIDM, el cual está basado en una amplia variedad de rasgos afectivos. Para caracterizar instancias irónicas, utilizamos un amplio conjunto de recursos que cubren diferentes ámbitos afectivos: desde sentimientos (positivos o negativos) hasta emociones específicas definidas con una granularidad fina. Los resultados obtenidos muestran que emotIDM tiene un desempeño competitivo en los experimentos realizados, validando la efectividad del enfoque propuesto. Otro objetivo de la tesis es investigar las diferencias entre tweets etiquetados con #irony y #sarcasm. Nuestra finalidad es contribuir a un tema menos investigado en lingüística computacional: la separación entre el uso de ironía y sarcasmo en redes sociales, con especial énfasis en rasgos afectivos. Además, estudiamos un hashtag que ha sido menos analizado: #not. Nuestros resultados parecen evidenciar que existen diferencias entre los tweets que contienen dichos hashtags, sugiriendo que son utilizados para hacer referencia de diferentes recursos lingüísticos. Identificamos un conjunto de características basadas en diferentes fenómenos afectivos que parecen ser útiles para discriminar entre diferentes tipos de recursos lingüísticos. Adicionalmente analizamos la reversión de polaridad en tweets que contienen hashtags irónicos, observamos que el impacto de dicho fenómeno es diferente en cada uno de ellos. En el caso de los tweets que están etiquetados con el hashtag #sarcasm, a menudo hay una reversión total, mientras que en el caso de los tweets etiquetados con el hashtag #irony se produce una atenuación de la polaridad. Llevamos a cabo un estudio del impacto de la ironía y el sarcasmo en el análisis de sentimientos, observamos una disminución en el rendimiento de los sistemas de PLN desarrollados para dicha tarea cuando la ironía está presente. Por consiguiente, exploramos la posibilidad de utilizar nuestros resultados en detección de ironía para el desarrollo de un sistema de análisis de sentimientos que considere de la presencia de ironía, suponiendo que la detección de contenido irónico podría ayudar a mejorar la correcta identificación del sentimiento expresado en un texto dado. Con este objetivo, incorporamos emotIDM como la primera fase en un sistema de análisis de sentimientos para determinar la polaridad de mensajes en Twitter. Comparamos nuestros resultados con el estado del arte establecido en la tarea de evaluación "Semeval-2015 Task 11", demostrando la importancia de utilizar información afectiva en conjunto con características que alertan de la presencia de la ironía para desempeñar análisis de sentimientos en textos con lenguaje figurado que provienen de redes sociales. En resumen, demostramos la utilidad de aprovechar diferentes aspectos de información relativa al afecto y las emociones para tratar cuestiones relativas a la presencia de la ironíLes plataformes de xarxes socials, com Twitter, oferixen als usuaris la possibilitat d'expressar-se de forma lliure i espontània fent ús de diferents recursos lingüístics com la ironia per aconseguir diferents propòsits de comunicació. Manejar aquest tipus de contingut representa un gran repte per a la lingüística computacional. La ironia està estretament vinculada amb l'expressió indirecta de sentiments, emocions i avaluacions. L'interés a detectar la presència d'ironia en textos de xarxes socials ha augmentat significativament en els últims anys. En aquesta tesi, introduïm el problema de detecció d'ironia en xarxes socials des de la perspectiva de la lingüística computacional. Proposem abordar aquesta tasca enfocant-nos, particularment, en el rol d'informació relativa a l'afecte i les emocions per detectar la presència d'aquest recurs lingüístic. Amb la intenció d'aprofitar el valor intrínsec de subjectivitat contingut en les expressions iròniques, presentem un model per a detectar la presència d'ironia denominat emotIDM, el qual està basat en una àmplia varietat de trets afectius. Per caracteritzar instàncies iròniques, utilitzàrem un ampli conjunt de recursos que cobrixen diferents àmbits afectius: des de sentiments (positius o negatius) fins emocions específiques definides de forma molt detallada. Els resultats obtinguts mostres que emotIDM té un rendiment competitiu en els experiments realitzats, validant l'efectivitat de l'enfocament proposat. Un altre objectiu de la tesi és investigar les diferències entre tweets etiquetats com a #irony i #sarcasm. La nostra finalitat és contribuir a un tema menys investigat en lingüística computacional: la separació entre l'ús d'ironia i sarcasme en xarxes socials, amb especial èmfasi amb els trets afectius. A més, estudiem un hashtag que ha sigut menys estudiat: #not. Els nostres resultats pareixen evidenciar que existixen diferències entre els tweets que contenen els hashtags esmentats, cosa que suggerix que s'utilitzen per fer referència de diferents recursos lingüístics. Identifiquem un conjunt de característiques basades en diferents fenòmens afectius que pareixen ser útils per a discriminar entre diferents tipus de recursos lingüístics. Addicionalment analitzem la reversió de polaritat en tweets que continguen hashtags irònics, observant que l'impacte del fenomen esmentat és diferent per a cadascun d'ells. En el cas dels tweet que estan etiquetats amb el hashtag #sarcasm, a sovint hi ha una reversió total, mentre que en el cas dels tweets etiquetats amb el hashtag #irony es produïx una atenuació de polaritat. Duem a terme un estudi de l'impacte de la ironia i el sarcasme en l'anàlisi de sentiments, on observem una disminució en el rendiment dels sistemes de PLN desenvolupats per a aquestes tasques quan la ironia està present. Per consegüent, vam explorar la possibilitat d'utilitzar els nostres resultats en detecció d'ironia per a desenvolupar un sistema d'anàlisi de sentiments que considere la presència d'ironia, suposant que la detecció de contingut irònic podria ajudar a millorar la correcta identificació del sentiment expressat en un text donat. Amb aquest objectiu, incorporem emotIDM com la primera fase en un sistema d'anàlisi de sentiments per determinar la polaritat de missatges en Twitter. Hem comparat els nostres resultats amb l'estat de l'art establert en la tasca d'avaluació "Semeval-2015 Task 11", demostrant la importància d'utilitzar informació afectiva en conjunt amb característiques que alerten de la presència de la ironia per exercir anàlisi de sentiments en textos amb llenguatge figurat que provenen de xarxes socials. En resum, hem demostrat la utilitat d'aprofitar diferents aspectes d'informació relativa a l'afecte i les emocions per tractar qüestions relatives a la presència d'ironia en Twitter.Hernández Farias, DI. (2017). Irony and Sarcasm Detection in Twitter: The Role of Affective Content [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90544TESISCompendi

Commonsense knowledge acquisition and applications

Computers are increasingly expected to make smart decisions based on what humans consider commonsense. This would require computers to understand their environment, including properties of objects in the environment (e.g., a wheel is round), relations between objects (e.g., two wheels are part of a bike, or a bike is slower than a car) and interactions of objects (e.g., a driver drives a car on the road). The goal of this dissertation is to investigate automated methods for acquisition of large-scale, semantically organized commonsense knowledge. Prior state-of-the-art methods to acquire commonsense are either not automated or based on shallow representations. Thus, they cannot produce large-scale, semantically organized commonsense knowledge. To achieve the goal, we divide the problem space into three research directions, constituting our core contributions: 1. Properties of objects: acquisition of properties like hasSize, hasShape, etc. We develop WebChild, a semi-supervised method to compile semantically organized properties. 2. Relationships between objects: acquisition of relations like largerThan, partOf, memberOf, etc. We develop CMPKB, a linear-programming based method to compile comparative relations, and, we develop PWKB, a method based on statistical and logical inference to compile part-whole relations. 3. Interactions between objects: acquisition of activities like drive a car, park a car, etc., with attributes such as temporal or spatial attributes. We develop Knowlywood, a method based on semantic parsing and probabilistic graphical models to compile activity knowledge. Together, these methods result in the construction of a large, clean and semantically organized Commonsense Knowledge Base that we call WebChild KB.Von Computern wird immer mehr erwartet, dass sie kluge Entscheidungen treffen können, basierend auf Allgemeinwissen. Dies setzt voraus, dass Computer ihre Umgebung, einschließlich der Eigenschaften von Objekten (z. B. das Rad ist rund), Beziehungen zwischen Objekten (z. B. ein Fahrrad hat zwei Räder, ein Fahrrad ist langsamer als ein Auto) und Interaktionen von Objekten (z. B. ein Fahrer fährt ein Auto auf der Straße), verstehen können. Das Ziel dieser Dissertation ist es, automatische Methoden für die Erfassung von großmaßstäblichem, semantisch organisiertem Allgemeinwissen zu schaffen. Dies ist schwierig aufgrund folgender Eigenschaften des Allgemeinwissens. Es ist: (i) implizit und spärlich, da Menschen nicht explizit das Offensichtliche ausdrücken, (ii) multimodal, da es über textuelle und visuelle Inhalte verteilt ist, (iii) beeinträchtigt vom Einfluss des Berichtenden, da ungewöhnliche Fakten disproportional häufig berichtet werden, (iv) Kontextabhängig, und hat aus diesem Grund eine eingeschränkte statistische Konfidenz. Vorherige Methoden, auf diesem Gebiet sind entweder nicht automatisiert oder basieren auf flachen Repräsentationen. Daher können sie kein großmaßstäbliches, semantisch organisiertes Allgemeinwissen erzeugen. Um unser Ziel zu erreichen, teilen wir den Problemraum in drei Forschungsrichtungen, welche den Hauptbeitrag dieser Dissertation formen: 1. Eigenschaften von Objekten: Erfassung von Eigenschaften wie hasSize, hasShape, usw. Wir entwickeln WebChild, eine halbüberwachte Methode zum Erfassen semantisch organisierter Eigenschaften. 2. Beziehungen zwischen Objekten: Erfassung von Beziehungen wie largerThan, partOf, memberOf, usw. Wir entwickeln CMPKB, eine Methode basierend auf linearer Programmierung um vergleichbare Beziehungen zu erfassen. Weiterhin entwickeln wir PWKB, eine Methode basierend auf statistischer und logischer Inferenz welche zugehörigkeits Beziehungen erfasst. 3. Interaktionen zwischen Objekten: Erfassung von Aktivitäten, wie drive a car, park a car, usw. mit temporalen und räumlichen Attributen. Wir entwickeln Knowlywood, eine Methode basierend auf semantischem Parsen und probabilistischen grafischen Modellen um Aktivitätswissen zu erfassen. Als Resultat dieser Methoden erstellen wir eine große, saubere und semantisch organisierte Allgemeinwissensbasis, welche wir WebChild KB nennen

Generic semantics-based task-oriented dialogue system framework for human-machine interaction in industrial scenarios

285 p.En Industria 5.0, los trabajadores y su bienestar son cruciales en el proceso de producción. En estecontexto, los sistemas de diálogo orientados a tareas permiten que los operarios deleguen las tareas mássencillas a los sistemas industriales mientras trabajan en otras más complejas. Además, la posibilidad deinteractuar de forma natural con estos sistemas reduce la carga cognitiva para usarlos y genera aceptaciónpor parte de los usuarios. Sin embargo, la mayoría de las soluciones existentes no permiten unacomunicación natural, y las técnicas actuales para obtener dichos sistemas necesitan grandes cantidadesde datos para ser entrenados, que son escasos en este tipo de escenarios. Esto provoca que los sistemas dediálogo orientados a tareas en el ámbito industrial sean muy específicos, lo que limita su capacidad de sermodificados o reutilizados en otros escenarios, tareas que están ligadas a un gran esfuerzo en términos detiempo y costes. Dados estos retos, en esta tesis se combinan Tecnologías de la Web Semántica contécnicas de Procesamiento del Lenguaje Natural para desarrollar KIDE4I, un sistema de diálogo orientadoa tareas semántico para entornos industriales que permite una comunicación natural entre humanos ysistemas industriales. Los módulos de KIDE4I están diseñados para ser genéricos para una sencillaadaptación a nuevos casos de uso. La ontología modular TODO es el núcleo de KIDE4I, y se encarga demodelar el dominio y el proceso de diálogo, además de almacenar las trazas generadas. KIDE4I se haimplementado y adaptado para su uso en cuatro casos de uso industriales, demostrando que el proceso deadaptación para ello no es complejo y se beneficia del uso de recursos