论文解读：ACL2021 NER | 基于模板的BART命名实体识别

摘要：本文是对ACL2021 NER 基于模板的BART命名实体识别这一论文工作进行初步解读。

本文分享自华为云社区《ACL2021 NER | 基于模板的BART命名实体识别》，作者： JuTzungKuei 。

论文：Cui Leyang, Wu Yu, Liu Jian, Yang Sen, Zhang Yue. TemplateBased Named Entity Recognition Using BART [A]. Findings of the Association for Computational Linguistics: ACL-IJCNLP 2021 [C]. Online: Association for Computational Linguistics, 2021, 1835–1845.

链接：https://aclanthology.org/2021.findings-acl.161.pdf

代码：GitHub - Nealcly/templateNER: Source code for template-based NER

0、摘要

小样本NER：源领域数据多，目标领域数据少
现有方法：基于相似性的度量
- 缺点：不能利用模型参数中的知识进行迁移
提出基于模板的方法
- NER看作一种语言模型排序问题，seq2seq框架
- 原始句子和模板分别作为源序列和模板序列，由候选实体span填充
- 推理：根据相应的模板分数对每个候选span分类
数据集
- CoNLL03 富资源
- MIT Movie、MIT Restaurant、ATIS 低资源

1、介绍

NER：NLP基础任务，识别提及span，并分类
神经NER模型：需要大量标注数据，新闻领域很多，但其他领域很少
- 理想情况：富资源知识迁移到低资源
- 实际情况：不同领域实体类别不同
- 训练和测试：softmax层和crf层需要一致的标签
- 新领域：输出层必须再调整和训练
最近，小样本NER采用距离度量：训练相似性度量函数
- 优：降低了领域适配
- 缺：(1)启发式最近邻搜索，查找最佳超参，未更新网络参数，不能改善跨域实例的神经表示；(2)依赖源域和目标域相似的文本模式
提出基于模板的方法
- 利用生成PLM的小样本学习潜力，进行序列标注
- BART由标注实体填充的预定义模板微调
- 实体模板：<candidate_span> is a <entity_type> entity
- 非实体模板：<candidate_span> is not a named entity
方法优点：
- 可有效利用标注实例在新领域微调
- 比基于距离的方法更鲁棒，即使源域和目标域在写作风格上有很大的差距
- 可应用任意类别的NER，不改变输出层，可持续学习
第一个使用生成PLM解决小样本序列标注问题
Prompt Learning（提示学习）

2、方法

2.1、创建模板

将NER任务看作是seq2seq框架下的LM排序问题
标签集 entity_type：\mathbf{L}=\{l_1,...,l_{|L|}\}L={l1,...,l∣L∣}，即{LOC, PER, ORG, …}
自然词：\mathbf{Y}=\{y_1,...,y_{|L|}\}Y={y1,...,y∣L∣}，即{location, person, orgazation, …}
实体模板：\mathbf{T}^{+}_{y_k}=\text{<candidate\_span> is a location entity.}Tyk+=<candidate_span> is a location entity.
非实体模板：\mathbf{T}^{-}=\text{<candidate\_span> is not a named entity.}T−=<candidate_span> is not a named entity.
模板集合：\mathbf{T}=[\mathbf{T}^{+}_{y_1},...,\mathbf{T}^{+}_{y_{|L|}},\mathbf{T}^{-}]T=[Ty1+,...,Ty∣L∣+,T−]

2.2、推理

枚举所有的span，限制n-grams的数量1~8，每个句子有8n个模板
模板打分：\mathbf{T}_{{y_k},x_{i:j}}=\{t_1,...,t_m\}Tyk,xi:j={t1,...,tm}

x_{i:j}xi:j实体得分最高
如果存在嵌套实体，选择得分较高的一个

2.3、训练

金标实体用于创建模板
- 实体x_{i:j}xi:j的类型为y_kyk，其模板为：\mathbf{T}^{+}_{y_k,x_{i:j}}Tyk,xi:j+
- 非实体x_{i:j}xi:j，其模板为：\mathbf{T}^{-}_{x_{i:j}}Txi:j−
构建训练集：
- 正例：(\mathbf{X}, \mathbf{T}^+)(X,T+)
- 负例：(\mathbf{X}, \mathbf{T}^-)(X,T−)，随机采样，数量是正例的1.5倍
编码：\mathbf{h}^{enc}=\text{ENCODER}(x_{1:n})henc=ENCODER(x1:n)
解码：\mathbf{h}_c^{dec}=\text{DECODER}(h^{enc}, t_{1:c-1})hcdec=DECODER(henc,t1:c−1)
词t_ctc的条件概率：p(t_c|t_{1:c-1},\mathbf{X})=\text{SOFTMAX}(\mathbf{h}_c^{dec}\mathbf{W}_{lm}+\mathbf{b}_{lm})p(tc∣t1:c−1,X)=SOFTMAX(hcdecWlm+blm)
- \mathbf{W}_{lm} \in \mathbb{R}^{d_h\times |V|}Wlm∈Rdh×∣V∣
交叉熵loss

3、结果

不同模板类型的测试结果
- 选择前三个模板，分别训练三个模型

实验结果
- 最后一行是三模型融合，实体级投票

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