关系抽取--CASREL

关系抽取–CASREL

关系抽取是自然语言处理中的一个基本任务。关系抽取通常用三元组(subject, relation, object)表示。解决关系抽取的思路有两种：
（1）已知两个实体subject和object，采用分类模型得到实体间的关系
（2）抽取实体，预测实体间可能存在的关系。如果采用先抽取实体再用预测关系，这种方式称为pipline式抽取；如果同时抽取实体和实体间的关系，这种方式称为联合抽取。
关系抽取的数据集比较复杂，数据集中的实体和关系有重叠，理想的关系抽取的数据集中subject和object对应一种关系，现实中的数据集中subject和object对应多种关系，出现实体重叠的现象。如下图：

其中EPO表示实体重复，SPO表示单实体重复。
当关系三元组(subject, relation, object)重叠时，关系分类模型很难处理重叠数据。 如果没有足够的训练示例，分类器就很难说出实体参与哪个关系，提取的三元组通常是不完整且不准确的。然而CASREL模型可以有效的处理重叠关系三元组。

CASREL模型

novel cascade binary tagging framework(CASREL)模型是A Novel Cascade Binary Tagging Framework for Relational Triple Extraction提出的，CASREL模型刷新了SOTA的结果。CASREL模型分为两步骤：
（1）通过预训练BERT模型得到所有可能的subject
（2）针对每个subject，我们应用特定于关系的标记器来同时识别所有可能的关系和相应的object。
抽取关系三元组的目的是识别句子中所有可能的（subject，relation，object），其中某些关系可能与共享相同的subject或object实体。所以CASREL的目标函数表示为：

CASREL模型结构如下图

Subject Tagger

Subject Tagger中的模型是通过直接解码N层BERT编码器产生的编码向量hN来识别输入句子中的所有可能subject，其实采用两个相同的二分类器(0/1)来标记subject的开始和结束位置，公式如下：

给定一个句子中subject的最大似然函数为：

Relation-specific Object Taggers

Relation-specific object taggers考虑了subject的特征，而不是直接解码预训练bert模型的HN，relation-specific object taggers的公式如下：

Relation-specific object taggers的最大似然函数为

中文实验结果

在中文数据上和英文的数据集的tokenizer处理方式基本一样，每一个汉字后加入了[unused1]，采用chinese_L-12_H-768_A-12预训练模型。中文数据集处理的格式如下：

{
   "text": "如何演好自己的角色，请读《演员自我修养》《喜剧之王》周星驰崛起于穷困潦倒之中的独门秘笈",
   "triple_list": [
     [
       "喜剧之王",
       "主演",
       "周星驰"
     ]
   ]
 }
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模型参数如下：
max_length=128, batch_size=16, lr=1e-5, epoch=16
模型的评价结果如下：

f1: 0.7827, precision: 0.7736, recall: 0.7921, best f1: 0.7944
1

模型的预测结果如下：

{
    "text": "《爱的魔幻秀》是安心亚演唱的歌曲，由吴易伟作词，MartinHansen/StefanDouglasHayOsson作曲，收录于专辑《单身极品》中",
    "triple_list_gold": [
        {
            "subject": "爱的魔幻秀",
            "relation": "所属专辑",
            "object": "单身极品"
        },
        {
            "subject": "爱的魔幻秀",
            "relation": "歌手",
            "object": "安心亚"
        }
    ],
    "triple_list_pred": [
        {
            "subject": "爱的魔幻秀",
            "relation": "所属专辑",
            "object": "单身极品"
        },
        {
            "subject": "爱的魔幻秀",
            "relation": "歌手",
            "object": "安心亚"
        },
        {
            "subject": "爱的魔幻秀",
            "relation": "作词",
            "object": "吴易伟"
        }
    ],
    "new": [
        {
            "subject": "爱的魔幻秀",
            "relation": "作词",
            "object": "吴易伟"
        }
    ]
}
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