Automated speech and audio analysis for semantic access to multimedia

The deployment and integration of audio processing tools can enhance the semantic annotation of multimedia content, and as a consequence, improve the effectiveness of conceptual access tools. This paper overviews the various ways in which automatic speech and audio analysis can contribute to increased granularity of automatically extracted metadata. A number of techniques will be presented, including the alignment of speech and text resources, large vocabulary speech recognition, key word spotting and speaker classification. The applicability of techniques will be discussed from a media crossing perspective. The added value of the techniques and their potential contribution to the content value chain will be illustrated by the description of two (complementary) demonstrators for browsing broadcast news archives

From Frequency to Meaning: Vector Space Models of Semantics

Computers understand very little of the meaning of human language. This profoundly limits our ability to give instructions to computers, the ability of computers to explain their actions to us, and the ability of computers to analyse and process text. Vector space models (VSMs) of semantics are beginning to address these limits. This paper surveys the use of VSMs for semantic processing of text. We organize the literature on VSMs according to the structure of the matrix in a VSM. There are currently three broad classes of VSMs, based on term-document, word-context, and pair-pattern matrices, yielding three classes of applications. We survey a broad range of applications in these three categories and we take a detailed look at a specific open source project in each category. Our goal in this survey is to show the breadth of applications of VSMs for semantics, to provide a new perspective on VSMs for those who are already familiar with the area, and to provide pointers into the literature for those who are less familiar with the field

Mining question-answer pairs from web forum: a survey of challenges and resolutions

Internet forums, which are also known as discussion boards, are popular web applications. Members of the board discuss issues and share ideas to form a community within the board, and as a result generate huge amount of content on different topics on daily basis. Interest in information extraction and knowledge discovery from such sources has been on the increase in the research community. A number of factors are limiting the potentiality of mining knowledge from forums. Lexical chasm or lexical gap that renders some Natural Language Processing techniques (NLP) less effective, Informal tone that creates noisy data, drifting of discussion topic that prevents focused mining and asynchronous issue that makes it difficult to establish post-reply relationship are some of the problems that need to be addressed. This survey introduces these challenges within the framework of question answering. The survey provides description of the problems; cites and explores useful publications to the reader for further examination; provides an overview of resolution strategies and findings relevant to the challenges

Using term clouds to represent segment-level semantic content of podcasts

Spoken audio, like any time-continuous medium, is notoriously difficult to browse or skim without support of an interface providing semantically annotated jump points to signal the user where to listen in. Creation of time-aligned metadata by human annotators is prohibitively expensive, motivating the investigation of representations of segment-level semantic content based on transcripts generated by automatic speech recognition (ASR). This paper examines the feasibility of using term clouds to provide users with a structured representation of the semantic content of podcast episodes. Podcast episodes are visualized as a series of sub-episode segments, each represented by a term cloud derived from a transcript generated by automatic speech recognition (ASR). Quality of segment-level term clouds is measured quantitatively and their utility is investigated using a small-scale user study based on human labeled segment boundaries. Since the segment-level clouds generated from ASR-transcripts prove useful, we examine an adaptation of text tiling techniques to speech in order to be able to generate segments as part of a completely automated indexing and structuring system for browsing of spoken audio. Results demonstrate that the segments generated are comparable with human selected segment boundaries

How we do things with words: Analyzing text as social and cultural data

In this article we describe our experiences with computational text analysis. We hope to achieve three primary goals. First, we aim to shed light on thorny issues not always at the forefront of discussions about computational text analysis methods. Second, we hope to provide a set of best practices for working with thick social and cultural concepts. Our guidance is based on our own experiences and is therefore inherently imperfect. Still, given our diversity of disciplinary backgrounds and research practices, we hope to capture a range of ideas and identify commonalities that will resonate for many. And this leads to our final goal: to help promote interdisciplinary collaborations. Interdisciplinary insights and partnerships are essential for realizing the full potential of any computational text analysis that involves social and cultural concepts, and the more we are able to bridge these divides, the more fruitful we believe our work will be

Addressing the data bottleneck in implicit discourse relation classification

When humans comprehend language, their interpretation consists of more than just the sum of the content of the sentences. Additional logic and semantic links (known as coherence relations or discourse relations) are inferred between sentences/clauses in the text. The identification of discourse relations is beneficial for various NLP applications such as question-answering, summarization, machine translation, information extraction, etc. Discourse relations are categorized into implicit and explicit discourse relations depending on whether there is an explicit discourse marker between the arguments. In this thesis, we mainly focus on the implicit discourse relation classification, given that with the explicit markers acting as informative cues, the explicit relations are relatively easier to identify for machines. The recent neural network-based approaches in particular suffer from insufficient training (and test) data. As shown in Chapter 3 of this thesis, we start out by showing to what extent the limited data size is a problem in implicit discourse relation classification and propose data augmentation methods with the help of cross-lingual data. And then we propose several approaches for better exploiting and encoding various types of existing data in the discourse relation classification task. Most of the existing machine learning methods train on sections 2-21 of the PDTB and test on section 23, which only includes a total of less than 800 implicit discourse relation instances. With the help of cross validation, we argue that the standard test section of the PDTB is too small to draw conclusions upon. With more test samples in the cross validation, we would come to very different conclusions about whether a feature is generally useful. Second, we propose a simple approach to automatically extract samples of implicit discourse relations from multilingual parallel corpus via back-translation. After back-translating from target languages, it is easy for the discourse parser to identify those examples that are originally implicit but explicit in the back-translations. Having those additional data in the training set, the experiments show significant improvements on different settings. Finally, having better encoding ability is also of crucial importance in terms of improving classification performance. We propose different methods including a sequence-to-sequence neural network and a memory component to help have a better representation of the arguments. We also show that having the correct next sentence is beneficial for the task within and across domains, with the help of the BERT (Devlin et al., 2019) model. When it comes to a new domain, it is beneficial to integrate external domain-specific knowledge. In Chapter 8, we show that with the entity-enhancement, the performance on BioDRB is improved significantly, comparing with other BERT-based methods. In sum, the studies reported in this dissertation contribute to addressing the data bottleneck problem in implicit discourse relation classification and propose corresponding approaches that achieve 54.82% and 69.57% on PDTB and BioDRB respectively.Wenn Menschen Sprache verstehen, besteht ihre Interpretation aus mehr als nur der Summe des Inhalts der Sätze. Zwischen Sätzen im Text werden zusätzliche logische und semantische Verknüpfungen (sogenannte Kohärenzrelationen oder Diskursrelationen) hergeleitet. Die Identifizierung von Diskursrelationen ist für verschiedene NLP-Anwendungen wie Frage- Antwort, Zusammenfassung, maschinelle Übersetzung, Informationsextraktion usw. von Vorteil. Diskursrelationen werden in implizite und explizite Diskursrelationen unterteilt, je nachdem, ob es eine explizite Diskursrelationen zwischen den Argumenten gibt. In dieser Arbeit konzentrieren wir uns hauptsächlich auf die Klassifizierung der impliziten Diskursrelationen, da die expliziten Marker als hilfreiche Hinweise dienen und die expliziten Beziehungen für Maschinen relativ leicht zu identifizieren sind. Es wurden verschiedene Ansätze vorgeschlagen, die bei der impliziten Diskursrelationsklassifikation beeindruckende Ergebnisse erzielt haben. Die meisten von ihnen leiden jedoch darunter, dass die Daten für auf neuronalen Netzen basierende Methoden unzureichend sind. In dieser Arbeit gehen wir zunächst auf das Problem begrenzter Daten bei dieser Aufgabe ein und schlagen dann Methoden zur Datenanreicherung mit Hilfe von sprachübergreifenden Daten vor. Zuletzt schlagen wir mehrere Methoden vor, um die Argumente aus verschiedenen Aspekten besser kodieren zu können. Die meisten der existierenden Methoden des maschinellen Lernens werden auf den Abschnitten 2-21 der PDTB trainiert und auf dem Abschnitt 23 getestet, der insgesamt nur weniger als 800 implizite Diskursrelationsinstanzen enthält. Mit Hilfe der Kreuzvalidierung argumentieren wir, dass der Standardtestausschnitt der PDTB zu klein ist um daraus Schlussfolgerungen zu ziehen. Mit mehr Teststichproben in der Kreuzvalidierung würden wir zu anderen Schlussfolgerungen darüber kommen, ob ein Merkmal für diese Aufgabe generell vorteilhaft ist oder nicht, insbesondere wenn wir einen relativ großen Labelsatz verwenden. Wenn wir nur unseren kleinen Standardtestsatz herausstellen, laufen wir Gefahr, falsche Schlüsse darüber zu ziehen, welche Merkmale hilfreich sind. Zweitens schlagen wir einen einfachen Ansatz zur automatischen Extraktion von Samples impliziter Diskursrelationen aus mehrsprachigen Parallelkorpora durch Rückübersetzung vor. Er ist durch den Explikationsprozess motiviert, wenn Menschen einen Text übersetzen. Nach der Rückübersetzung aus den Zielsprachen ist es für den Diskursparser leicht, diejenigen Beispiele zu identifizieren, die ursprünglich implizit, in den Rückübersetzungen aber explizit enthalten sind. Da diese zusätzlichen Daten im Trainingsset enthalten sind, zeigen die Experimente signifikante Verbesserungen in verschiedenen Situationen. Wir verwenden zunächst nur französisch-englische Paare und haben keine Kontrolle über die Qualität und konzentrieren uns meist auf die satzinternen Relationen. Um diese Fragen in Angriff zu nehmen, erweitern wir die Idee später mit mehr Vorverarbeitungsschritten und mehr Sprachpaaren. Mit den Mehrheitsentscheidungen aus verschiedenen Sprachpaaren sind die gemappten impliziten Labels zuverlässiger. Schließlich ist auch eine bessere Kodierfähigkeit von entscheidender Bedeutung für die Verbesserung der Klassifizierungsleistung. Wir schlagen ein neues Modell vor, das aus einem Klassifikator und einem Sequenz-zu-Sequenz-Modell besteht. Neben der korrekten Vorhersage des Labels werden sie auch darauf trainiert, eine Repräsentation der Diskursrelationsargumente zu erzeugen, indem sie versuchen, die Argumente einschließlich eines geeigneten impliziten Konnektivs vorherzusagen. Die neuartige sekundäre Aufgabe zwingt die interne Repräsentation dazu, die Semantik der Relationsargumente vollständiger zu kodieren und eine feinkörnigere Klassifikation vorzunehmen. Um das allgemeine Wissen in Kontexten weiter zu erfassen, setzen wir auch ein Gedächtnisnetzwerk ein, um eine explizite Kontextrepräsentation von Trainingsbeispielen für Kontexte zu erhalten. Für jede Testinstanz erzeugen wir durch gewichtetes Lesen des Gedächtnisses einen Wissensvektor. Wir evaluieren das vorgeschlagene Modell unter verschiedenen Bedingungen und die Ergebnisse zeigen, dass das Modell mit dem Speichernetzwerk die Vorhersage von Diskursrelationen erleichtern kann, indem es Beispiele auswählt, die eine ähnliche semantische Repräsentation und Diskursrelationen aufweisen. Auch wenn ein besseres Verständnis, eine Kodierung und semantische Interpretation für die Aufgabe der impliziten Diskursrelationsklassifikation unerlässlich und nützlich sind, so leistet sie doch nur einen Teil der Arbeit. Ein guter impliziter Diskursrelationsklassifikator sollte sich auch der bevorstehenden Ereignisse, Ursachen, Folgen usw. bewusst sein, um die Diskurserwartung in die Satzdarstellungen zu kodieren. Mit Hilfe des kürzlich vorgeschlagenen BERT-Modells versuchen wir herauszufinden, ob es für die Aufgabe vorteilhaft ist, den richtigen nächsten Satz zu haben oder nicht. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das Entfernen der Aufgabe zur Vorhersage des nächsten Satzes die Leistung sowohl innerhalb der Domäne als auch domänenübergreifend stark beeinträchtigt. Die begrenzte Fähigkeit von BioBERT, domänenspezifisches Wissen, d.h. Entitätsinformationen, Entitätsbeziehungen etc. zu erlernen, motiviert uns, externes Wissen in die vortrainierten Sprachmodelle zu integrieren. Wir schlagen eine unüberwachte Methode vor, bei der Information-Retrieval-System und Wissensgraphen-Techniken verwendet werden, mit der Annahme, dass, wenn zwei Instanzen ähnliche Entitäten in beiden relationalen Argumenten teilen, die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass sie die gleiche oder eine ähnliche Diskursrelation haben. Der Ansatz erzielt vergleichbare Ergebnisse auf BioDRB, verglichen mit Baselinemodellen. Anschließend verwenden wir die extrahierten relevanten Entitäten zur Verbesserung des vortrainierten Modells K-BERT, um die Bedeutung der Argumente besser zu kodieren und das ursprüngliche BERT und BioBERT mit einer Genauigkeit von 6,5% bzw. 2% zu übertreffen. Zusammenfassend trägt diese Dissertation dazu bei, das Problem des Datenengpasses bei der impliziten Diskursrelationsklassifikation anzugehen, und schlägt entsprechende Ansätze in verschiedenen Aspekten vor, u.a. die Darstellung des begrenzten Datenproblems und der Risiken bei der Schlussfolgerung daraus; die Erfassung automatisch annotierter Daten durch den Explikationsprozess während der manuellen Übersetzung zwischen Englisch und anderen Sprachen; eine bessere Repräsentation von Diskursrelationsargumenten; Entity-Enhancement mit einer unüberwachten Methode und einem vortrainierten Sprachmodell

From Sesame Street to Beyond: Multi-Domain Discourse Relation Classification with Pretrained BERT

Research efforts in transfer learning have gained massive popularity in recent years. Pretrained language models have demonstrated the most successful results in producing high quality neural networks capable of quality inference after training across domains via transfer learning. This study expands on the domain transfer introduced in \cite{ferracane-etal-2019-news} exploring neural methods for transfer learning of discourse parsing between a news source domain and a medical target domain. \cite{ferracane-etal-2019-news} specifically discuss transfer learning from news articles to PubMed medical journal articles. Experiments in transfer learning in the current work expand to include three domains: Wall Street Journal articles previously annotated with Rhetorical Structure Theory relations, PubMed abstracts, and earnings calls transcripts. BERT pretrained on scientific data, called SciBert \cite{beltagy-etal-2019-scibert}, is used. Experiments are conducted to fine tune SciBert on Wall Street Journal articles and Earnings calls transcripts. The transcripts are annotated through the rstWeb tool (Zeldes 2016) with a subset of RST labels labeling relations between clauses. Results demonstrate progress in transfer learning between distinct domains is extremely challenging. A novel BERT model pretrained on earnings calls data is introduced. There are multiple avenues for innovation and improvement to explore. In-domain training where the pretrained model domain matches the domain of the fine tuned data yielded better results