Deep Investigation of Cross-Language Plagiarism Detection Methods

This paper is a deep investigation of cross-language plagiarism detection methods on a new recently introduced open dataset, which contains parallel and comparable collections of documents with multiple characteristics (different genres, languages and sizes of texts). We investigate cross-language plagiarism detection methods for 6 language pairs on 2 granularities of text units in order to draw robust conclusions on the best methods while deeply analyzing correlations across document styles and languages.Comment: Accepted to BUCC (10th Workshop on Building and Using Comparable Corpora) colocated with ACL 201

A Cross-domain and Cross-language Knowledge-based Representation of Text and its Meaning

Tesis por compendioNatural Language Processing (NLP) is a field of computer science, artificial intelligence, and computational linguistics concerned with the interactions between computers and human languages. One of its most challenging aspects involves enabling computers to derive meaning from human natural language. To do so, several meaning or context representations have been proposed with competitive performance. However, these representations still have room for improvement when working in a cross-domain or cross-language scenario. In this thesis we study the use of knowledge graphs as a cross-domain and cross-language representation of text and its meaning. A knowledge graph is a graph that expands and relates the original concepts belonging to a set of words. We obtain its characteristics using a wide-coverage multilingual semantic network as knowledge base. This allows to have a language coverage of hundreds of languages and millions human-general and -specific concepts. As starting point of our research we employ knowledge graph-based features - along with other traditional ones and meta-learning - for the NLP task of single- and cross-domain polarity classification. The analysis and conclusions of that work provide evidence that knowledge graphs capture meaning in a domain-independent way. The next part of our research takes advantage of the multilingual semantic network and focuses on cross-language Information Retrieval (IR) tasks. First, we propose a fully knowledge graph-based model of similarity analysis for cross-language plagiarism detection. Next, we improve that model to cover out-of-vocabulary words and verbal tenses and apply it to cross-language document retrieval, categorisation, and plagiarism detection. Finally, we study the use of knowledge graphs for the NLP tasks of community questions answering, native language identification, and language variety identification. The contributions of this thesis manifest the potential of knowledge graphs as a cross-domain and cross-language representation of text and its meaning for NLP and IR tasks. These contributions have been published in several international conferences and journals.El Procesamiento del Lenguaje Natural (PLN) es un campo de la informática, la inteligencia artificial y la lingüística computacional centrado en las interacciones entre las máquinas y el lenguaje de los humanos. Uno de sus mayores desafíos implica capacitar a las máquinas para inferir el significado del lenguaje natural humano. Con este propósito, diversas representaciones del significado y el contexto han sido propuestas obteniendo un rendimiento competitivo. Sin embargo, estas representaciones todavía tienen un margen de mejora en escenarios transdominios y translingües. En esta tesis estudiamos el uso de grafos de conocimiento como una representación transdominio y translingüe del texto y su significado. Un grafo de conocimiento es un grafo que expande y relaciona los conceptos originales pertenecientes a un conjunto de palabras. Sus propiedades se consiguen gracias al uso como base de conocimiento de una red semántica multilingüe de amplia cobertura. Esto permite tener una cobertura de cientos de lenguajes y millones de conceptos generales y específicos del ser humano. Como punto de partida de nuestra investigación empleamos características basadas en grafos de conocimiento - junto con otras tradicionales y meta-aprendizaje - para la tarea de PLN de clasificación de la polaridad mono- y transdominio. El análisis y conclusiones de ese trabajo muestra evidencias de que los grafos de conocimiento capturan el significado de una forma independiente del dominio. La siguiente parte de nuestra investigación aprovecha la capacidad de la red semántica multilingüe y se centra en tareas de Recuperación de Información (RI). Primero proponemos un modelo de análisis de similitud completamente basado en grafos de conocimiento para detección de plagio translingüe. A continuación, mejoramos ese modelo para cubrir palabras fuera de vocabulario y tiempos verbales, y lo aplicamos a las tareas translingües de recuperación de documentos, clasificación, y detección de plagio. Por último, estudiamos el uso de grafos de conocimiento para las tareas de PLN de respuesta de preguntas en comunidades, identificación del lenguaje nativo, y identificación de la variedad del lenguaje. Las contribuciones de esta tesis ponen de manifiesto el potencial de los grafos de conocimiento como representación transdominio y translingüe del texto y su significado en tareas de PLN y RI. Estas contribuciones han sido publicadas en diversas revistas y conferencias internacionales.El Processament del Llenguatge Natural (PLN) és un camp de la informàtica, la intel·ligència artificial i la lingüística computacional centrat en les interaccions entre les màquines i el llenguatge dels humans. Un dels seus majors reptes implica capacitar les màquines per inferir el significat del llenguatge natural humà. Amb aquest propòsit, diverses representacions del significat i el context han estat proposades obtenint un rendiment competitiu. No obstant això, aquestes representacions encara tenen un marge de millora en escenaris trans-dominis i trans-llenguatges. En aquesta tesi estudiem l'ús de grafs de coneixement com una representació trans-domini i trans-llenguatge del text i el seu significat. Un graf de coneixement és un graf que expandeix i relaciona els conceptes originals pertanyents a un conjunt de paraules. Les seves propietats s'aconsegueixen gràcies a l'ús com a base de coneixement d'una xarxa semàntica multilingüe d'àmplia cobertura. Això permet tenir una cobertura de centenars de llenguatges i milions de conceptes generals i específics de l'ésser humà. Com a punt de partida de la nostra investigació emprem característiques basades en grafs de coneixement - juntament amb altres tradicionals i meta-aprenentatge - per a la tasca de PLN de classificació de la polaritat mono- i trans-domini. L'anàlisi i conclusions d'aquest treball mostra evidències que els grafs de coneixement capturen el significat d'una forma independent del domini. La següent part de la nostra investigació aprofita la capacitat\hyphenation{ca-pa-ci-tat} de la xarxa semàntica multilingüe i se centra en tasques de recuperació d'informació (RI). Primer proposem un model d'anàlisi de similitud completament basat en grafs de coneixement per a detecció de plagi trans-llenguatge. A continuació, vam millorar aquest model per cobrir paraules fora de vocabulari i temps verbals, i ho apliquem a les tasques trans-llenguatges de recuperació de documents, classificació, i detecció de plagi. Finalment, estudiem l'ús de grafs de coneixement per a les tasques de PLN de resposta de preguntes en comunitats, identificació del llenguatge natiu, i identificació de la varietat del llenguatge. Les contribucions d'aquesta tesi posen de manifest el potencial dels grafs de coneixement com a representació trans-domini i trans-llenguatge del text i el seu significat en tasques de PLN i RI. Aquestes contribucions han estat publicades en diverses revistes i conferències internacionals.Franco Salvador, M. (2017). A Cross-domain and Cross-language Knowledge-based Representation of Text and its Meaning [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/84285TESISCompendi

On the detection of SOurce COde re-use

© {Owner/Author | ACM} {2014}. This is the author's version of the work. It is posted here for your personal use. Not for redistribution. The definitive Version of Record was published in FIRE '14 Proceedings of the Forum for Information Retrieval Evaluation, http://dx.doi.org/10.1145/2824864.2824878"This paper summarizes the goals, organization and results of the first SOCO competitive evaluation campaign for systems that automatically detect the source code re-use phenomenon. The detection of source code re-use is an important research field for both software industry and academia fields. Accordingly, PAN@FIRE track, named SOurce COde Re-use (SOCO) focused on the detection of re-used source codes in C/C++ and Java programming languages. Participant systems were asked to annotate several source codes whether or not they represent cases of source code re-use. In total five teams submitted 17 runs. The training set consisted of annotations made by several experts, a feature which turns the SOCO 2014 collection in a useful data set for future evaluations and, at the same time, it establishes a standard evaluation framework for future research works on the posed shared task.PAN@FIRE (SOCO) has been organised in the framework of WIQ-EI (EC IRSES grantn. 269180) and DIANA-APPLICATIONS (TIN2012-38603-C02- 01) research projects. The work of the last author was supported by CONACyT Mexico Project Grant CB-2010/153315, and SEP-PROMEP UAM-PTC-380/48510349.Flores Sáez, E.; Rosso, P.; Moreno Boronat, LA.; Villatoro-Tello, E. (2014). On the detection of SOurce COde re-use. En FIRE '14 Proceedings of the Forum for Information Retrieval Evaluation. ACM. 21-30. https://doi.org/10.1145/2824864.2824878S2130C. Arwin and S. Tahaghoghi. Plagiarism detection across programming languages. Proceedings of the 29th Australian Computer Science Conference, Australian Computer Society, 48:277--286, 2006.N. Baer and R. Zeidman. Measuring whitespace pattern sequence as an indication of plagiarism. Journal of Software Engineering and Applications, 5(4):249--254, 2012.M. Chilowicz, E. Duris, and G. Roussel. Syntax tree fingerprinting for source code similarity detection. In Program Comprehension, 2009. ICPC '09. IEEE 17th International Conference on, pages 243--247, 2009.D. Chuda, P. Navrat, B. Kovacova, and P. Humay. The issue of (software) plagiarism: A student view. Education, IEEE Transactions on, 55(1):22--28, 2012.G. Cosma and M. Joy. Evaluating the performance of lsa for source-code plagiarism detection. Informatica, 36(4):409--424, 2013.B. Cui, J. Li, T. Guo, J. Wang, and D. Ma. Code comparison system based on abstract syntax tree. In Broadband Network and Multimedia Technology (IC-BNMT), 3rd IEEE International Conference on, pages 668--673, Oct 2010.J. A. W. Faidhi and S. K. Robinson. An empirical approach for detecting program similarity and plagiarism within a university programming environment. Comput. Educ., 11(1):11--19, Jan. 1987.Fire, editor. FIRE 2014 Working Notes. Sixth International Workshop of the Forum for Information Retrieval Evaluation, Bangalore, India, 5--7 December, 2014.J. L. Fleiss. Measuring nominal scale agreement among many raters. Psychological bulletin, 76(5):378, 1971.E. Flores, A. Barrón-Cedeño, L. Moreno, and P. Rosso. Uncovering source code reuse in large-scale academic environments. Computer Applications in Engineering Education, pages n/a--n/a, 2014.E. Flores, A. Barrón-Cedeño, P. Rosso, and L. Moreno. DeSoCoRe: Detecting source code re-use across programming languages. In Proceedings of the 2012 Conference of the North American Chapter of the Association for Computational Linguistics: Human Language Technologies: Demonstration Session, NAACL-HLT, pages 1--4. Association for Computational Linguistics, 2012.E. Flores, A. Barrón-Cedeño, P. Rosso, and L. Moreno. Towards the Detection of Cross-Language Source Code Reuse. Proceedings of 16th International Conference on Applications of Natural Language to Information Systems, NLDB-2011, Springer-Verlag, LNCS(6716), pages 250--253, 2011.E. Flores, M. Ibarra-Romero, L. Moreno, G. Sidorov, and P. Rosso. Modelos de recuperación de información basados en n-gramas aplicados a la reutilización de código fuente. In Proc. 3rd Spanish Conf. on Information Retrieval, pages 185--188, 2014.D. Ganguly and G. J. Jones. Dcu@ fire-2014: an information retrieval approach for source code plagiarism detection. In Fire [8].R. García-Hernández and Y. Lendeneva. Identification of similar source codes based on longest common substrings. In Fire [8].M. Joy and M. Luck. Plagiarism in programming assignments. Education, IEEE Transactions on, 42(2):129--133, May 1999.A. Marcus, A. Sergeyev, V. Rajlich, and J. Maletic. An information retrieval approach to concept location in source code. In Reverse Engineering, 2004. Proceedings. 11th Working Conference on, pages 214--223, Nov 2004.S. Narayanan and S. Simi. Source code plagiarism detection and performance analysis using fingerprint based distance measure method. In Proc. of 7th International Conference on Computer Science Education, ICCSE '12, pages 1065--1068, July 2012.M. Potthast, M. Hagen, A. Beyer, M. Busse, M. Tippmann, P. Rosso, and B. Stein. Overview of the 6th international competition on plagiarism detection. In L. Cappellato, N. Ferro, M. Halvey, and W. Kraaij, editors, Working Notes for CLEF 2014 Conference, Sheffield, UK, September 15-18, 2014., volume 1180 of CEUR Workshop Proceedings, pages 845--876. CEUR-WS.org, 2014.L. Prechelt, G. Malpohl, and M. Philippsen. Finding plagiarisms among a set of programs with JPlag. Journal of Universal Computer Science, 8(11):1016--1038, 2002.I. Rahal and C. Wielga. Source code plagiarism detection using biological string similarity algorithms. Journal of Information & Knowledge Management, 13(3), 2014.A. Ramírez-de-la Cruz, G. Ramírez-de-la Rosa, C. Sánchez-Sánchez, W. A. Luna-Ramírez, H. Jiménez-Salazar, and C. Rodríguez-Lucatero. Uam@soco 2014: Detection of source code reuse by means of combining different types of representations. In Fire [8].F. Rosales, A. García, S. Rodríguez, J. L. Pedraza, R. Méndez, and M. M. Nieto. Detection of plagiarism in programming assignments. IEEE Transactions on Education, 51(2):174--183, 2008.K. Sparck and C. van Rijsbergen. Report on the need for and provision of an "ideal" information retrieval test collection. British Library Research and Development Report, 5266, University of Cambridge, 1975.G. Whale. Software metrics and plagiarism detection. Journal of Systems and Software, 13(2):131--138, 1990

Crosslingual Document Embedding as Reduced-Rank Ridge Regression

There has recently been much interest in extending vector-based word representations to multiple languages, such that words can be compared across languages. In this paper, we shift the focus from words to documents and introduce a method for embedding documents written in any language into a single, language-independent vector space. For training, our approach leverages a multilingual corpus where the same concept is covered in multiple languages (but not necessarily via exact translations), such as Wikipedia. Our method, Cr5 (Crosslingual reduced-rank ridge regression), starts by training a ridge-regression-based classifier that uses language-specific bag-of-word features in order to predict the concept that a given document is about. We show that, when constraining the learned weight matrix to be of low rank, it can be factored to obtain the desired mappings from language-specific bags-of-words to language-independent embeddings. As opposed to most prior methods, which use pretrained monolingual word vectors, postprocess them to make them crosslingual, and finally average word vectors to obtain document vectors, Cr5 is trained end-to-end and is thus natively crosslingual as well as document-level. Moreover, since our algorithm uses the singular value decomposition as its core operation, it is highly scalable. Experiments show that our method achieves state-of-the-art performance on a crosslingual document retrieval task. Finally, although not trained for embedding sentences and words, it also achieves competitive performance on crosslingual sentence and word retrieval tasks.Comment: In The Twelfth ACM International Conference on Web Search and Data Mining (WSDM '19

Cross-view Embeddings for Information Retrieval

In this dissertation, we deal with the cross-view tasks related to information retrieval using embedding methods. We study existing methodologies and propose new methods to overcome their limitations. We formally introduce the concept of mixed-script IR, which deals with the challenges faced by an IR system when a language is written in different scripts because of various technological and sociological factors. Mixed-script terms are represented by a small and finite feature space comprised of character n-grams. We propose the cross-view autoencoder (CAE) to model such terms in an abstract space and CAE provides the state-of-the-art performance. We study a wide variety of models for cross-language information retrieval (CLIR) and propose a model based on compositional neural networks (XCNN) which overcomes the limitations of the existing methods and achieves the best results for many CLIR tasks such as ad-hoc retrieval, parallel sentence retrieval and cross-language plagiarism detection. We empirically test the proposed models for these tasks on publicly available datasets and present the results with analyses. In this dissertation, we also explore an effective method to incorporate contextual similarity for lexical selection in machine translation. Concretely, we investigate a feature based on context available in source sentence calculated using deep autoencoders. The proposed feature exhibits statistically significant improvements over the strong baselines for English-to-Spanish and English-to-Hindi translation tasks. Finally, we explore the the methods to evaluate the quality of autoencoder generated representations of text data and analyse its architectural properties. For this, we propose two metrics based on reconstruction capabilities of the autoencoders: structure preservation index (SPI) and similarity accumulation index (SAI). We also introduce a concept of critical bottleneck dimensionality (CBD) below which the structural information is lost and present analyses linking CBD and language perplexity.En esta disertación estudiamos problemas de vistas-múltiples relacionados con la recuperación de información utilizando técnicas de representación en espacios de baja dimensionalidad. Estudiamos las técnicas existentes y proponemos nuevas técnicas para solventar algunas de las limitaciones existentes. Presentamos formalmente el concepto de recuperación de información con escritura mixta, el cual trata las dificultades de los sistemas de recuperación de información cuando los textos contienen escrituras en distintos alfabetos debido a razones tecnológicas y socioculturales. Las palabras en escritura mixta son representadas en un espacio de características finito y reducido, compuesto por n-gramas de caracteres. Proponemos los auto-codificadores de vistas-múltiples (CAE, por sus siglas en inglés) para modelar dichas palabras en un espacio abstracto, y esta técnica produce resultados de vanguardia. En este sentido, estudiamos varios modelos para la recuperación de información entre lenguas diferentes (CLIR, por sus siglas en inglés) y proponemos un modelo basado en redes neuronales composicionales (XCNN, por sus siglas en inglés), el cual supera las limitaciones de los métodos existentes. El método de XCNN propuesto produce mejores resultados en diferentes tareas de CLIR tales como la recuperación de información ad-hoc, la identificación de oraciones equivalentes en lenguas distintas y la detección de plagio entre lenguas diferentes. Para tal efecto, realizamos pruebas experimentales para dichas tareas sobre conjuntos de datos disponibles públicamente, presentando los resultados y análisis correspondientes. En esta disertación, también exploramos un método eficiente para utilizar similitud semántica de contextos en el proceso de selección léxica en traducción automática. Específicamente, proponemos características extraídas de los contextos disponibles en las oraciones fuentes mediante el uso de auto-codificadores. El uso de las características propuestas demuestra mejoras estadísticamente significativas sobre sistemas de traducción robustos para las tareas de traducción entre inglés y español, e inglés e hindú. Finalmente, exploramos métodos para evaluar la calidad de las representaciones de datos de texto generadas por los auto-codificadores, a la vez que analizamos las propiedades de sus arquitecturas. Como resultado, proponemos dos nuevas métricas para cuantificar la calidad de las reconstrucciones generadas por los auto-codificadores: el índice de preservación de estructura (SPI, por sus siglas en inglés) y el índice de acumulación de similitud (SAI, por sus siglas en inglés). También presentamos el concepto de dimensión crítica de cuello de botella (CBD, por sus siglas en inglés), por debajo de la cual la información estructural se deteriora. Mostramos que, interesantemente, la CBD está relacionada con la perplejidad de la lengua.En aquesta dissertació estudiem els problemes de vistes-múltiples relacionats amb la recuperació d'informació utilitzant tècniques de representació en espais de baixa dimensionalitat. Estudiem les tècniques existents i en proposem unes de noves per solucionar algunes de les limitacions existents. Presentem formalment el concepte de recuperació d'informació amb escriptura mixta, el qual tracta les dificultats dels sistemes de recuperació d'informació quan els textos contenen escriptures en diferents alfabets per motius tecnològics i socioculturals. Les paraules en escriptura mixta són representades en un espai de característiques finit i reduït, composat per n-grames de caràcters. Proposem els auto-codificadors de vistes-múltiples (CAE, per les seves sigles en anglès) per modelar aquestes paraules en un espai abstracte, i aquesta tècnica produeix resultats d'avantguarda. En aquest sentit, estudiem diversos models per a la recuperació d'informació entre llengües diferents (CLIR , per les sevas sigles en anglès) i proposem un model basat en xarxes neuronals composicionals (XCNN, per les sevas sigles en anglès), el qual supera les limitacions dels mètodes existents. El mètode de XCNN proposat produeix millors resultats en diferents tasques de CLIR com ara la recuperació d'informació ad-hoc, la identificació d'oracions equivalents en llengües diferents, i la detecció de plagi entre llengües diferents. Per a tal efecte, realitzem proves experimentals per aquestes tasques sobre conjunts de dades disponibles públicament, presentant els resultats i anàlisis corresponents. En aquesta dissertació, també explorem un mètode eficient per utilitzar similitud semàntica de contextos en el procés de selecció lèxica en traducció automàtica. Específicament, proposem característiques extretes dels contextos disponibles a les oracions fonts mitjançant l'ús d'auto-codificadors. L'ús de les característiques proposades demostra millores estadísticament significatives sobre sistemes de traducció robustos per a les tasques de traducció entre anglès i espanyol, i anglès i hindú. Finalment, explorem mètodes per avaluar la qualitat de les representacions de dades de text generades pels auto-codificadors, alhora que analitzem les propietats de les seves arquitectures. Com a resultat, proposem dues noves mètriques per quantificar la qualitat de les reconstruccions generades pels auto-codificadors: l'índex de preservació d'estructura (SCI, per les seves sigles en anglès) i l'índex d'acumulació de similitud (SAI, per les seves sigles en anglès). També presentem el concepte de dimensió crítica de coll d'ampolla (CBD, per les seves sigles en anglès), per sota de la qual la informació estructural es deteriora. Mostrem que, de manera interessant, la CBD està relacionada amb la perplexitat de la llengua.Gupta, PA. (2017). Cross-view Embeddings for Information Retrieval [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/78457TESI