MSV

Lernkarten für MSV

Lernkarten für MSV


A. H.
Diese Lernkarten behandeln fortgeschrittene Themen der maschinellen Sprachverarbeitung an der Universität. Sie konzentrieren sich auf Konzepte wie Embeddings, Vektoren, Kookkurrenz und die Bedeutung von Wörtern im Kontext. Die Karteikarten erklären auch Methoden zur Reduzierung von Verzerrungen und die Verwendung von Modellen wie Word2vec. Ideal für Studierende und Forscher, die sich mit natürlicher Sprachverarbeitung und Datenanalyse beschäftigen.
Flashcards
77
Students
1
Language
German
Category
Computer Science
Level
University
Created / Updated
20.04.2022 / 20.04.2022

Flashcards

Was ist der unterschied zwischen Phonetik und Phonologie?

Während die Phonetik Laute( Lautsystem einer Sprache (Sprachlaute)) als physiologisch-akustisches Ereignis untersucht, ist Phonologie die wissenschaftliche Untersuchung der sprachlichen Verwendung von Lauten, d.h. sie untersucht, in welcher Weise das universelle menschliche Lautbildungspotential in einzelnen Sprachen ausgeschöpft wird.

Was ist IPA ?

Das Internationale Phonetische Alphabet ist ein phonetisches Alphabet und somit eine Sammlung von Zeichen, mit deren Hilfe die Laute aller menschlichen Sprachen nahezu genau beschrieben und notiert werden können.

Was ist ein Spektrogramm?

Darstellung der Zusammensetzung
des Sprachsignals aus einzelnen
Frequenzen im zeitlichen Verlauf
 

Was ist ASR ?

Automatic Speech Recognition
Ermittlung von die wahrscheinlichsten Wortfolge auf der Basis der beobachteten Muster
maxW P(W|O)

Welche Herausfoderungen gibt es bei Automatic Speech Recognition ? 

- Segmentierung
- Unterschiede zwischen SprecherInnen
- Ambiguitäten
(e.g. In Sekt vs. Insekt, so nett, Sonett)
- Neue, unbekannte Wörter
 

Wie ist die Modellierung bei Automatic Speech Recognition ?

- Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Wortfolge in einer bestimmten Weise ausgesprochen wird(Akustisches Modell) P(O|W)

- Die Wahrscheinlichkeit einer bestimmten Wortfolge (Sprachmodell) P(W)

Was ist ein Wort?
 

- meist intuitiv definiert als
  + sprachliche Einheiten, als Folgen von Buchstaben zwischen Leerzeichen geschrieben
(orthographische / phonologische Kriterien)
  + Basiseinheit des Lexikons, kleinste Einheit der Bedeutung (semantische Kriterien)
 

Beschreiben Sie diese Formel 

Type-Token-Ratio (TTR) -> Wortschatzskomplexität


- Vergleich zwischen Texten mittels Type-Token-Relation
- Grad der Komplexität im Wortschatz
 

-> Hohe TTR
Nicht nur viele Wörter werden benutzt, sondern auch verschiedene
-> Niedrige TTR
Der Wortschatz ist kleiner, die gleichen Wörter werden mehrfach benutzt
 

Wie wird die Wortbildung (Morphologie) gebildet ? 

- Deklination und Konjugation, Pluralformen
- Komposita und Neologismen
 

Was sind offene Klassen ?

- man kann immer neue Wörter „kreativ“ bilden
- beschreiben Gegenstände, Tätigkeiten, Ereignisse
 

Was sind geschlossene Klassen ? 

- gehören zur Grammatik der Sprache
- Beschreiben Beziehungen und Funktionen
 

Was ist das Zipfsches Gesetz / Zipf’s Law ? 

Das Zipfsche Gesetz ist ein Modell, mit dessen Hilfe man bei bestimmten Größen, die in eine Rangfolge gebracht werden, deren Wert aus ihrem Rang abschätzen kann. Häufige Verwendung findet das Gesetz in der Sprachwissenschaft (Linguistik), speziell in der Korpuslinguistik und Quantitativen Linguistik, wo es zum Beispiel die Häufigkeit von Wörtern in einem Text zur Rangfolge in Beziehung setzt. Das Zipfsche Gesetz markierte den Beginn der Quantitativen Linguistik.

Was besagt das Zipfsches Gesetz in MSV ?

- Zwischen der Länge eines Wortes und seiner Auftretenshäufigkeit besteht ein umgekehrt proportionales Verhältnis
- Die am häufigsten gebrauchten Wörter(höchste Frequenz) sind meist sehr kurze, inhaltsleere Funktionswörter
- Warum?
   + Principle of Least Effort: Lange Wörter werden demnach auch häufig im Sprachgebrauch abgekürzt.
 

Beschreiben Sie die Stopwords / Stoppwörter

- auftreten sehr häufig
- vor allem grammatikalische/syntaktische Funktionen übernehmen
- wenig relevant für die Erfassung des Dokumentinhalts
- können aus dem Text entfernt werden
 

Was ist Tokanisierung? 

 

einen Text in Tokens (logisch zusammengehörigen Einheiten) zerlegen
 

Tokanisierung ist die Aufgabe in der Verarbeitung natürlicher Sprache. Es kann damit ein Text in kleine Tokens aufgeteilt werden. Token können Wörter, Zeichen oder Unterwörter sein. Die gebräuchlichste Art Token aufzuteilen basiert auf Leerzeichen. 

Was versteht man unter Lemmatization? 

für jeden Token sein Lemma (Zitierform) finden
 

Unter Lemmatisierung versteht man das Zusammenfassen von flektierten Formen zu einer einzigen Grundform.
In Wörterbüchern gibt es feste Lemmatisierungsstrategien. Lemmatisierung verwendet den Kontext in dem das Wort verwendet wird. Die Lemmatisierung berücksichtigt die morphologische Analyse der Wörter. Dazu sind detaillierte Wörterbücher erforderlich, die der Algorithmus durchsuchen kann, um das Formular wieder mit seinem Lemma zu verknüpfen. Außerdem kann dasselbe Lemma Formen mit unterschiedlichen Stämmen entsprechen , und wir müssen sie als dasselbe Wort behandeln.

Was ist der Unterschied zwischen Stemming und Lemmatisierung?

Stemming arbeiten, indem sie das Ende oder den Anfang des Wortes abschneiden und dabei eine Liste gängiger Präfixe und Suffixe berücksichtigen, die in einem gebeugten Wort zu finden sind. Dieses wahllose Schneiden kann in einigen Fällen erfolgreich sein, aber nicht immer, und deshalb bestätigen wir, dass dieser Ansatz einige Einschränkungen aufweist. 

Die Lemmatisierung hingegen berücksichtigt die morphologische Analyse der Wörter. Dazu sind detaillierte Wörterbücher erforderlich, die der Algorithmus durchsuchen kann, um das Formular wieder mit seinem Lemma zu verknüpfen.

 

Mit welchem Begriff wird eine Instanz der Klasse Language (nlp_en) erzeugt ? 

Mit spacy.load()
 

Was ist eine Pipeline ?

Komponenten (Schritte) für die Verarbeitung eines Dokuments
 

Was wird mit dem Sprachmodell erstellt ?

Mit dem Sprachmodell erstellen wir aus einem Dokument eine Instanz der Klasse Doc
• die Annotationen (zb. Lemmas) werden gespeichert
• man kann auf die Annotationen zugreifen
 

Was ist ein Tagger? 

für jeden Token seine Wortart (Part Of Speech) und morphologische Erscheinung
(z.B. Kasus, Numerus, Genus, Verbform) finden
 

Wie funktioniert Tokenization mit spaCy ?

- Regelbasiert
- Kann nur mit neuen Regeln verbessert werden
 

Wie funktioniert Lemmatization mit spaCy ?

- Regelbasiert (neue Regeln möglich)
- hängt von der Ausgabe des Sprachmodells ab
 

Warum ist das Vorhersagen in MSV so wichtig?
 

Sprachmodelle sind wichtige Wissensquellen für
- Spracherkennung um die wahrscheinlichsten Wortfolge auf der Basis des Sprachsignal zu ermitteln
   P(turn on the wiper) >> P(turn on the viper)
- Rechtschreibkorrektur
   (The dog bit its own tail) >> P(The dog bit it’s own tale)
- Maschinelle Übersetzung
   P(darf ich hier ein Foto machen) >> P(darf ich hier ein Foto nehmen)
- Summarization, Natural Language Generation, usw. um eine korrekte Wortfolge zu generieren
 

Was wird für die Modellierung einer Wahrscheinlichkeit einer Wortfolge benöltigt?
 

- Sprache
Sammlung gültigen Wortfolgen
- Korpus
Sammlung von Texten einer bestimmten Sprache, die „repräsentativ“ im statistischen Sinne für der Sprache betrachten wird
- Sprachmodell
berechnet die Wahrscheinlichkeit einer Wortfolge (Vorhersage der nächsten Wortform aufgrund ihrer Wahrscheinlichkeit)
- die Berechnung der Wahrscheinlichkeit eines Wortes in Abhängigkeit vom Kontext

Wie modelliert man die Wahrscheinlichkeit einer Wortfolge?
 

Lösung: n-Gramm-Modelle

N-Gramm-Modelle: jedes Wort ist statistisch abhängig von den vorgekommenen
Wörtern
 

- Wir schränken uns auf Kontexte der Länge 1-3 ein,
um genug Daten für jeden Kontext zu haben

Markov-Annahme
- P(w) abhängig nur von den letzten n-1 Wörtern und unabhängig von allen früheren
P(the|is in charge of) ≈ P(the|charge of)

Beschreiben Sie das n-Gramm-Modell ?

- n-Gramm
Folge von n Wörte
  + 2-Gram / Bigramm: Folge von 2 Wörte
(Es war, war einmal, einmal ein, ein gar, gar allerliebstes…)
  + 3-Gram / Trigramm: Folge von 3 Wörte
(Es war einmal, war einmal ein, einmal ein gar, ein gar allerliebstes…)


- n-Gramm-Modelle nutzen die Informationen über die Häufigkeit von n-Grammen,
um die Wahrscheinlichkeit einer Wortfolge zu bestimmen.
 

Beschreiben Sie das 0-Gramm-Modelle

- Alle Wörter sind gleichverteilt
  P(“Es”) = P(“war”) = P(“einmal”) = …
- Relevanter Kontext: nicht mal das Wort selbst
- Wenn es N Wörter in der Sprache gibt, ist also
P(Xt = w) = 1/N für alle Wörter w
 

Beschreiben Sie das 1-Gramm-Modelle

- Häufige Wörter sollten häufiger erzeugt werden als seltene
  + P(“Es”) ≈ C(“Es”)
  + P(“einmal”) ≈ C(“einmal”)
- Relevanter Kontext: nur das Wort selbst
  + P(“es es es”)?
 

Wozu dienen Sprachmodelle (N-gram models) ?

- Sprachmodelle generieren wahrscheinliche Wortfolge
- um die Wahrscheinlichkeit einer Wortfolge zu modellieren…
  + wir verwenden Korpora, um die Wahrscheinlichkeit von Wortfolgen zu schätzen
  + wir nutzen die Informationen über die Häufigkeit der letzten n-1 Wörtern (n-Gramm-Modelle)
 

Was sind die Herausfoderungen von Sprachmodellen? 

* Datenmangel
- Markov-Annahme: wir beschränken uns auf Kontexte der Länge 1-3 ein,
um genug Daten für jeden Kontext zu haben

* Unbeschränkte Abhängigkeiten

* Underflow (kleine Zahlen, Rundungsprobleme)
-  Alles wird im log-Raum berechnet (addieren ist auch wenig rechneraufwendig)

* Ungesehene Daten
-Problematisch? Ja! Ziel: Generalisierung auf ungesehenen Daten
 

Wozu braucht man eine Evaluierung in der MSV? 

Ziel: verlässliche Aussagen über zukünftige Performanz
- Wie gut funktioniert eine Methode? (im Vergleich mit anderen)
 

Welche Evaluierungen gibt es in der MSV?

- Training-Set (Optimierung der Methode)
- Test-Set (Testen: Performanz höher auf Training-Set als auf ungesehenen Daten)
- Dev-Set (Development- oder Validation-Set, Parameteroptimierung – nicht immer nötig)
 

Was muss bei den drei verschiedenen Evaluierungen beachtet werden? 

Training-Set ≠ Dev-Set ≠ Test-Set
1. vergleichbar (aus derselben statistischen Population)
2. statistisch unabhängig (ggf. vor dem Splitting randomisiert)
3. 80% training, 10% development, and 10% test
 

Welche Evaluierung gibt es bei Sprachmodelle (N-gram models)?

1. Extrinsische (aufgabenbasierte) Evaluierung
z.B. (A) Spracherkennung mit SM vs. (B) Spracherkennung ohne SM


2. Intrinsische Evaluierung auf Test-Set
wie verhält sich das Modell auf ungesehenen Daten?
- Perplexität
 

Welches Ziel hat Perplexität: the Shannon Game?

- Ist das Modell in der Lage, das nächstes Wort (im Test-Set) vorherzusagen?
- Ziel: eine höhere Wahrscheinlichkeit den Wortsequenzen zuordnen, die im Test-Set wirklich vorkommen

- Ziel: Minimierung der Perplexität = Maximierung der Wahrscheinlichkeit
 

Welche Anwendungen gibt es bei Ungesehene Daten ? 

- Add-One-Smoothing / Laplace Smoothing
  Zu allen absoluten Häufigkeiten 1 dazu zählen
  Wahrscheinlichkeitsmasse von beobachteten Ereignissen weggenommen

Alternativen:
- Add-k-Smoothing (z.B. k = .5; k = .1; k = .05; k =.01)
- Backoff: Verwende N-Gramme wenn möglich, sonst (n-1)-Gramme
- Interpolation


 

Welche Lösungen gibt es bei Datenmangel in N-Gramm-Modelle ?

- wir beschränken uns auf Kontexte der Länge 1-3 ein, um genug Daten für jeden Kontext zu haben
- Smoothing: wir schätzen positive Wahrscheinlichkeiten auch für ungesehene Ereignisse

 

Was versteht man unter Homonymie? 

kein Bezug (mehr) zwischen Bedeutungen
z.B. Band (Gewebestreifen, Gruppe von MusikerInnen), Kiefer (Nadelbaum, Schädelknochen)
 

Was versteht man unter Polysemie? 

gemeinsamer „Bedeutungskern“
z.B. Brücke: Bauwerk, Zahnersatz, Gymnastikübung
 

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