Using microtasks to crowdsource DBpedia entity classification: A study in workflow design

DBpedia is at the core of the Linked Open Data Cloud and widely used in research and applications. However, it is far from being perfect. Its content suffers from many flaws, as a result of factual errors inherited from Wikipedia or incomplete mappings from Wikipedia infobox to DBpedia ontology. In this work we focus on one class of such problems, un-typed entities. We propose a hierarchical tree-based approach to categorize DBpedia entities according to the DBpedia ontology using human computation and paid microtasks. We analyse the main dimensions of the crowdsourcing exercise in depth in order to come up with suggestions for workflow design and study three different workflows with automatic and hybrid prediction mechanisms to select possible candidates for the most specific category from the DBpedia ontology. To test our approach, we run experiments on CrowdFlower using a gold standard dataset of 120 previously unclassified entities. In our studies human-computation driven approaches generally achieved higher precision at lower cost when compared to workflows with automatic predictors. However, each of the tested workflows has its merit and none of them seems to perform exceptionally well on the entities that the DBpedia Extraction Framework fails to classify. We discuss these findings and their potential implications for the design of effective crowdsourced entity classification in DBpedia and beyond

Low-rank regularization for high-dimensional sparse conjunctive feature spaces in information extraction

One of the challenges in Natural Language Processing (NLP) is the unstructured nature of texts, in which useful information is not easily identifiable. Information Extraction (IE) aims to alleviate it by enabling automatic extraction of structured information from such text sources. The resulting structured information will facilitate easier querying, organizing, and analyzing of data from texts. In this thesis, we are interested in two IE related tasks: (i) named entity classification and (ii) template filling. Specifically, this thesis examines the problem of learning classifiers of text spans and explore its application for extracting named entities and template slot-fillers. In general, our goal is to construct a method to learn classifiers that: (i) require less supervision, (ii) work well with high-dimensional sparse feature spaces and (iii) are able to classify unseen items (i.e. named entities/slot-fillers not observed in training data). The key idea of our contribution is the utilization of unseen conjunctive features. A conjunctive feature is a combination of features from different feature sets. For example, to classify a phrase, one might have one feature set for the context and another set for the phrase itself. When learning a classifier, only a factor of these conjunctive features will be observed in the training set, leaving the rest (i.e. unseen features) unusable for predicting items in test time. We hypothesize that utilizing such unseen conjunctions is useful to address all of the aspects of the goal. We develop a general regularization framework specifically designed for sparse conjunctive feature spaces. Our strategy is based on employing tensors to represent the conjunctive feature space, and forcing the model to induce low-dimensional embeddings of the feature vectors via low-rank regularization on the tensor parameters. Such compressed representation will help prediction by generalizing to novel examples where most of the conjunctions will be unseen in the training set. We conduct experiments on learning named entity classifiers and template filling, focusing on extracting unseen items. We show that when learning classifiers under minimal supervision, our approach is more effective in controlling model capacity than standard techniques for linear classification.Uno de los retos en Procesamiento del Lenguaje Natural (NLP, del inglés Natural Language Processing) es la naturaleza no estructurada del texto, que hace que la información útil y relevante no sea fácilmente identificable. Los métodos de Extracción de Información (IE, del inglés Information Extraction) afrontan este problema mediante la extracción automática de información estructurada de dichos textos. La estructura resultante facilita la búsqueda, la organización y el análisis datos textuales. Esta tesis se centra en dos tareas relacionadas dentro de IE: (i) clasificación de entidades nombradas (NEC, del inglés Named Entity Classification), y (ii) rellenado de plantillas (en inglés, template filling). Concretamente, esta tesis estudia el problema de aprender clasificadores de secuencias textuales y explora su aplicación a la extracción de entidades nombradas y de valores para campos de plantillas. El objetivo general es desarrollar un método para aprender clasificadores que: (i) requieran poca supervisión; (ii) funcionen bien en espacios de características de alta dimensión y dispersión; y (iii) sean capaces de clasificar elementos nunca vistos (por ejemplo entidades o valores de campos que no hayan sido vistos en fase de entrenamiento). La idea principal de nuestra contribución es la utilización de características conjuntivas que no aparecen en el conjunto de entrenamiento. Una característica conjuntiva es una conjunción de características elementales. Por ejemplo, para clasificar la mención de una entidad en una oración, se utilizan características de la mención, del contexto de ésta, y a su vez conjunciones de los dos grupos de características. Cuando se aprende un clasificador en un conjunto de entrenamiento concreto, sólo se observará una fracción de estas características conjuntivas, dejando el resto (es decir, características no vistas) sin ser utilizado para predecir elementos en fase de evaluación y explotación del modelo. Nuestra hipótesis es que la utilización de estas conjunciones nunca vistas pueden ser potencialmente muy útiles, especialmente para reconocer entidades nuevas. Desarrollamos un marco de regularización general específicamente diseñado para espacios de características conjuntivas dispersas. Nuestra estrategia se basa en utilizar tensores para representar el espacio de características conjuntivas y obligar al modelo a inducir "embeddings" de baja dimensión de los vectores de características vía regularización de bajo rango en los parámetros de tensor. Dicha representación comprimida ayudará a la predicción, generalizando a nuevos ejemplos donde la mayoría de las conjunciones no han sido vistas durante la fase de entrenamiento. Presentamos experimentos sobre el aprendizaje de clasificadores de entidades nombradas, y clasificadores de valores en campos de plantillas, centrándonos en la extracción de elementos no vistos. Demostramos que al aprender los clasificadores bajo mínima supervisión, nuestro enfoque es más efectivo en el control de la capacidad del modelo que las técnicas estándar para la clasificación linea

Low-rank regularization for high-dimensional sparse conjunctive feature spaces in information extraction

Versió amb dues seccions retallades, per drets de l'editorOne of the challenges in Natural Language Processing (NLP) is the unstructured nature of texts, in which useful information is not easily identifiable. Information Extraction (IE) aims to alleviate it by enabling automatic extraction of structured information from such text sources. The resulting structured information will facilitate easier querying, organizing, and analyzing of data from texts. In this thesis, we are interested in two IE related tasks: (i) named entity classification and (ii) template filling. Specifically, this thesis examines the problem of learning classifiers of text spans and explore its application for extracting named entities and template slot-fillers. In general, our goal is to construct a method to learn classifiers that: (i) require less supervision, (ii) work well with high-dimensional sparse feature spaces and (iii) are able to classify unseen items (i.e. named entities/slot-fillers not observed in training data). The key idea of our contribution is the utilization of unseen conjunctive features. A conjunctive feature is a combination of features from different feature sets. For example, to classify a phrase, one might have one feature set for the context and another set for the phrase itself. When learning a classifier, only a factor of these conjunctive features will be observed in the training set, leaving the rest (i.e. unseen features) unusable for predicting items in test time. We hypothesize that utilizing such unseen conjunctions is useful to address all of the aspects of the goal. We develop a general regularization framework specifically designed for sparse conjunctive feature spaces. Our strategy is based on employing tensors to represent the conjunctive feature space, and forcing the model to induce low-dimensional embeddings of the feature vectors via low-rank regularization on the tensor parameters. Such compressed representation will help prediction by generalizing to novel examples where most of the conjunctions will be unseen in the training set. We conduct experiments on learning named entity classifiers and template filling, focusing on extracting unseen items. We show that when learning classifiers under minimal supervision, our approach is more effective in controlling model capacity than standard techniques for linear classification.Uno de los retos en Procesamiento del Lenguaje Natural (NLP, del inglés Natural Language Processing) es la naturaleza no estructurada del texto, que hace que la información útil y relevante no sea fácilmente identificable. Los métodos de Extracción de Información (IE, del inglés Information Extraction) afrontan este problema mediante la extracción automática de información estructurada de dichos textos. La estructura resultante facilita la búsqueda, la organización y el análisis datos textuales. Esta tesis se centra en dos tareas relacionadas dentro de IE: (i) clasificación de entidades nombradas (NEC, del inglés Named Entity Classification), y (ii) rellenado de plantillas (en inglés, template filling). Concretamente, esta tesis estudia el problema de aprender clasificadores de secuencias textuales y explora su aplicación a la extracción de entidades nombradas y de valores para campos de plantillas. El objetivo general es desarrollar un método para aprender clasificadores que: (i) requieran poca supervisión; (ii) funcionen bien en espacios de características de alta dimensión y dispersión; y (iii) sean capaces de clasificar elementos nunca vistos (por ejemplo entidades o valores de campos que no hayan sido vistos en fase de entrenamiento). La idea principal de nuestra contribución es la utilización de características conjuntivas que no aparecen en el conjunto de entrenamiento. Una característica conjuntiva es una conjunción de características elementales. Por ejemplo, para clasificar la mención de una entidad en una oración, se utilizan características de la mención, del contexto de ésta, y a su vez conjunciones de los dos grupos de características. Cuando se aprende un clasificador en un conjunto de entrenamiento concreto, sólo se observará una fracción de estas características conjuntivas, dejando el resto (es decir, características no vistas) sin ser utilizado para predecir elementos en fase de evaluación y explotación del modelo. Nuestra hipótesis es que la utilización de estas conjunciones nunca vistas pueden ser potencialmente muy útiles, especialmente para reconocer entidades nuevas. Desarrollamos un marco de regularización general específicamente diseñado para espacios de características conjuntivas dispersas. Nuestra estrategia se basa en utilizar tensores para representar el espacio de características conjuntivas y obligar al modelo a inducir "embeddings" de baja dimensión de los vectores de características vía regularización de bajo rango en los parámetros de tensor. Dicha representación comprimida ayudará a la predicción, generalizando a nuevos ejemplos donde la mayoría de las conjunciones no han sido vistas durante la fase de entrenamiento. Presentamos experimentos sobre el aprendizaje de clasificadores de entidades nombradas, y clasificadores de valores en campos de plantillas, centrándonos en la extracción de elementos no vistos. Demostramos que al aprender los clasificadores bajo mínima supervisión, nuestro enfoque es más efectivo en el control de la capacidad del modelo que las técnicas estándar para la clasificación linealPostprint (published version

Μηχανική Μάθηση στην Επεξεργασία Φυσικής Γλώσσας

Η διατριβή εξετάζει την χρήση τεχνικών μηχανικής μάθησης σε διάφορα στάδια της επεξεργασίας φυσικής γλώσσας, κυρίως για σκοπούς εξαγωγής πληροφορίας από κείμενα. Στόχος είναι τόσο η βελτίωση της προσαρμοστικότητας των συστημάτων εξαγωγής πληροφορίας σε νέες θεματικές περιοχές (ή ακόμα και γλώσσες), όσο και η επίτευξη καλύτερης απόδοσης χρησιμοποιώντας όσο το δυνατό λιγότερους πόρους (τόσο γλωσσικούς όσο και ανθρώπινους). Η διατριβή κινείται σε δύο κύριους άξονες: α) την έρευνα και αποτίμηση υπαρχόντων αλγορίθμων μηχανικής μάθησης κυρίως στα στάδια της προ-επεξεργασίας (όπως η αναγνώριση μερών του λόγου) και της αναγνώρισης ονομάτων οντοτήτων, και β) τη δημιουργία ενός νέου αλγορίθμου μηχανικής μάθησης και αποτίμησής του, τόσο σε συνθετικά δεδομένα, όσο και σε πραγματικά δεδομένα από το στάδιο της εξαγωγής σχέσεων μεταξύ ονομάτων οντοτήτων. Ο νέος αλγόριθμος μηχανικής μάθησης ανήκει στην κατηγορία της επαγωγικής εξαγωγής γραμματικών, και εξάγει γραμματικές ανεξάρτητες από τα συμφραζόμενα χρησιμοποιώντας μόνο θετικά παραδείγματα.This thesis examines the use of machine learning techniques in various tasks of natural language processing, mainly for the task of information extraction from texts. The objectives are the improvement of adaptability of information extraction systems to new thematic domains (or even languages), and the improvement of their performance using as fewer resources (either linguistic or human) as possible. This thesis has examined two main axes: a) the research and assessment of existing algorithms of machine learning mainly in the stages of linguistic pre-processing (such as part of speech tagging) and named-entity recognition, and b) the creation of a new machine learning algorithm and its assessment on synthetic data, as well as in real world data from the task of relation extraction between named entities. This new algorithm belongs to the category of inductive grammar learning, and can infer context free grammars from positive examples only