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NSR观点| 深度学习与自然语言处理:优势和挑战

《国家科学评论》(National Science Review,) 最近发表了由前华为诺亚方舟实验室主任、现今日头条人工智能实验室主任李航博士撰写的观点文章:

Deep Learning for Natural Language Processing: Advantages and Challenges

(https://doi.org/10.1093/nsr/nwx110),

总结了深度学习用于自然语言处理的成果,并阐述了这一技术的优势和面临的挑战。

自然语言处理人工智能的一个重要方向,研究让计算机使用人类语言、即自然语言的理论和方法。深度学习是指基于深度神经网络机器学习技术。目前深度学习已成功应用于自然语言处理并取得了重大进展。   

针对深度学习自然语言处理的应用,前华为诺亚方舟实验室主任、现今日头条人工智能实验室主任李航博士在《国家科学评论》发表了题为“Deep Learning for Natural Language Processing: Advantages and Challenges”的观点文章,总结了深度学习用于自然语言处理的成果,并阐述了这一技术的优势和面临的挑战。

该文认为自然语言处理有五个主要任务:分类、匹配、翻译、结构预测和序列决策过程,如表1所示。

表1  自然语言处理的主要任务

这五个任务中的前四个,深度学习方法的表现都优于或显著优于传统方法,并且成为解决这些问题的当前最好技术。第五项任务序列决策过程包括多轮对话,深度学习对该任务的贡献如何尚未得到完全验证。

深度学习应用于自然语言处理的问题中,机器翻译的进展尤其引人注目,正成为该应用的代表性技术。此外,深度学习还首次使某些应用成为可能,比如,深度学习成功应用于图像检索、生成式的自然语言对话等。

深度学习自然语言处理中的优势主要在于端到端的训练和表示学习,这使深度学习区别于传统机器学习方法,也使之成为自然语言处理的强大工具。

深度学习面临着一些挑战。比如,缺乏理论基础和模型可解释性、模型训练需要大量数据和强大的计算资源。而深度学习自然语言处理中也面临一些独特的挑战,如长尾问题、与符号处理的结合,以及推理和决策。

可以预见,未来深度学习与其他技术(强化学习、推断、知识)结合起来将会使自然语言处理更上一层楼。 

文章信息:

Hang Li

Deep Learning for Natural Language Processing: Advantages and Challenges

Natl Sci Rev (2017). DOI: 10.1093/nsr/nwx110

https://doi.org/10.1093/nsr/nwx110

论文下载链接:https://academic.oup.com/nsr/article/5/1/24/4107792

NSR专栏
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理论深度学习
相关数据
华为机构

华为创立于1987年,是全球领先的ICT(信息与通信)基础设施和智能终端提供商。

https://www.huawei.com/cn/
李航人物

李航,毕业于日本京都大学电气电子工程系,日本东京大学获得计算机科学博士学位。北京大学、南京大学兼职教授。曾任日本NEC公司中央研究所研究员,微软亚洲研究院高级研究员与主任研究员、华为技术有限公司诺亚方舟实验室主任,是《统计学习方法》作者。

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自然语言处理(英语:natural language processing,缩写作 NLP)是人工智能和语言学领域的分支学科。此领域探讨如何处理及运用自然语言;自然语言认知则是指让电脑“懂”人类的语言。自然语言生成系统把计算机数据转化为自然语言。自然语言理解系统把自然语言转化为计算机程序更易于处理的形式。

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强化学习是一种试错方法,其目标是让软件智能体在特定环境中能够采取回报最大化的行为。强化学习在马尔可夫决策过程环境中主要使用的技术是动态规划(Dynamic Programming)。流行的强化学习方法包括自适应动态规划(ADP)、时间差分(TD)学习、状态-动作-回报-状态-动作(SARSA)算法、Q 学习、深度强化学习(DQN);其应用包括下棋类游戏、机器人控制和工作调度等。

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深度神经网络(DNN)是深度学习的一种框架,它是一种具备至少一个隐层的神经网络。与浅层神经网络类似,深度神经网络也能够为复杂非线性系统提供建模,但多出的层次为模型提供了更高的抽象层次,因而提高了模型的能力。

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