BiLSTM-CRF中CRF层的作用_bilstmcrf的优点

• 1、先验知识: 命名实体识别或序列标注，基本掌握LSTM、CRF的基本概念。也可参考：

• LSTM
• CRF

• 2、基本概念与假设：

• 假设我们的数据集中有两类实体——人名和地名，与之相对应在我们的训练数据集中，有五类标签：

B-Person， I- Person，B-Organization，I-Organization， O       
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• 假设句子x由五个字符w1,w2,w3,w4,w5组成，其中【w1,w2】为人名类实体，【w3】为地名类实体，其他字符标签为“O”。

• 3、BiLSTM-CRF模型:

• BiLSTM-CRF模型结构
  
  1、输入句子x通过字嵌入或词嵌入构成向量。如果是字嵌入，则是随机初始化的(char2id);若是词嵌入，则是通过训练好的词向量得到(如glove)。
  2、字嵌入或词嵌入构成向量构成BiLSTM模型的输入，输出为句子x中各个字符对应的标签。如下图：
  
  如上图所示，BiLSTM层的输出为每一个标签的预测分值，例如，对于单元w0,BiLSTM层输出的是1.5 (B-Person), 0.9 (I-Person), 0.1 (B-Organization), 0.08 (I-Organization) and 0.05 (O). 这些分值将作为CRF的输入。

• 4、不含CRF层的BiLSTM-Softmax模型
  
  由上图可见，BiLSTM的输出为字符的每一个标签分值。显然，我们仍可以通过挑选每个标签分值最高的作为该字符的标签。例如：图中红色标记的部分作为对应字符的标签。
  但是，当BiLSTM输出如下结果时：
  
  显然，标签序列是"I-Organization I-Person”是错误的。虽然我们可以得到句子x中每个字符的正确标签，但是我们不能保证标签每次都是预测正确的。
• 5、CRF层的作用

• 1、CRF层可以为最后预测的标签添加一些约束来保证预测的标签是合法的。在训练数据训练过程中，这些约束可以通过CRF层自动学习到的。约束可以是：

I：句子中第一个词总是以标签“B-“ 或 “O”开始，而不是“I-”。  
II：标签“B-label1 I-label2 I-label3 I-…”,label1, label2, label3应该属于同一类实体。例如，“B-Person I-Person” 是合法的序列, 但是“B-Person I-Organization” 是非法标签序列。  
III：标签序列“O I-label” is 非法的.实体标签的首个标签应该是 “B-“ ，而非 “I-“, 换句话说,有效的标签序列应该是“O B-label”。
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• 2、CRF中有转移特征，即它会考虑输出标签之间的顺序性，也会学习一些约束规则

• 6、总结

• 当一个预测序列得分很高时(或概率最大时)，并不是取各个位置都是Softmax输出最大概率值对应的标签，还要考虑转移概率相加最大，即还要符合输出规则（B-Person后面不能跟I-Organization），比如假设BiLSTM输出的最有可能序列为(I-O,I-P,O,I-O,I-P)，但因为我们的转移概率矩阵中I-O->I-P的概率很小甚至为负，那么根据综合得分(概率)，这种序列不会得到最高的分数(概率)，即就不是我们想要的序列

• 7、参考

• https://createmomo.github.io/2017/09/12/CRF_Layer_on_the_Top_of_BiLSTM_1/
• https://blog.csdn.net/bobobe/article/details/80489303
• https://www.jianshu.com/p/97cb3b6db573