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Rasa中文聊天机器人开发指南(2):NLU篇_rasa nlu 明天天气

rasa nlu 明天天气


RASA 开发中文指南系列博文:

注:本系列博客翻译自Rasa官方文档,并融合了自己的理解和项目实战,同时对文档中涉及到的技术点进行了一定程度的扩展,目的是为了更好的理解Rasa工作机制。与本系列博文配套的项目GitHub地址:ChitChatAssistant,欢迎starissues,我们共同讨论、学习!


1. 什么是NLU

自然语言理解技术NLU,natural language understanding)是人机对话产品中的重要一环,是指机器能够理解执行人类所期望的某些语言功能,换句话说就是人与机器交流的桥梁。语言理解通常分为三个层次:词法分析句法分析语义分析,其中,词法分析是自然语言理解过程的第一层,它的性能直接影响到后面句法和语义分析的成果,主要包括自动分词词性标注中文命名实体标注三方面内容;句法分析的目标是自动推导出句子的句法结构,实现这个目标首先要确定语法体系,不同的语法体系会产生不同的句法结构,常见语法体系有短语结构语法、依存关系语法;语义分析就是指分析话语中所包含的含义,根本目的是理解自然语言。分为词汇级语义分析、句子级语义分析、段落/篇章级语义分析,即分别理解词语、句子、段落的意义。

(1)语义理解含义

 语言理解主要包括以下方面内容:

  • 能够理解句子的正确次序规则和概念,又能理解不含规则的句子;

  • 知道词的确切含义、形式、词类及构词法;

  • 了解词的语义分类、词的多义性、词的歧义性;

  • 指定和不定特性及所有特性;

  • 问题领域的结构知识和实践概念;

  • 语言的语气信息和韵律表现;

  • 有关语言表达形式的文字知识;

  • 论域的背景知识。

(2)自然语言理解一般过程

注:该图来源于自然语言处理(NLP)的一般处理流程,还提供了百度脑图查看点击链接

2. NLU训练数据

2.1 NLU样本格式

 Rasa框架提供了两种NLU模型训练样本数据格式,即MarkdownJSON,我们可以将NLU训练数据保存到单独的文件或者多个文件的目录。由于JSON的可读性不是很好,通常我们使用Markdown来存储训练数据。

## intent:request_phone_business
- 查个手机号
- 查电话号码[19800222425](phone_number)
- [余额](business)
- 查下[腾讯视频流量包](mobile_data_package)
- 你好!请帮我查询一下电话[12260618425](phone_number)的[账户余额](business)
- 帮我查个手机号[19860612222](phone_number)的[话费](business)
- 查下号码[19860222425](phone_number)的[抖音免流包](mobile_data_package)

## synonym:余额
- 余额
- 话费
- 话费余额
- 账户余额

## regex:phone_number
- ((\d{3,4}-)?\d{7,8})|(((\+86)|(86))?(1)\d{10})

## lookup: mobile_data_package
data/lookup_tables/DataPackage.txt
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nlu.md训练数据包含四部分:

(1)Common Examples

 在NLU训练样本文件中,Common examples是唯一必须的,它是NLU模型的核心,也是训练NLU模型的基础。Common examples由三部分组成:intenttextentities,其中,text表示用户自然语言文本,即用户Message;intent表示某个意图,它应于某些text相对应;entities表示将要被提取的目标实体,我们需要在text文本中标出(如果该text存在实体的话)。Common Examples一般格式如下:

## intent:你的意图名称
- text
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  • 2

注:text中可以不包括实体,但如果包含需要用[entityText](entityName)进行标志。

(2)synonyms

 同义词,顾名思义,对于同义词来说,在实体提取时会统一被解析成同一个意思。比如:

## synonym:余额
- 余额
- 话费
- 话费余额
- 账户余额
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 在我们说账户余额话费等词语时,NLU在提取实体时会能够成功被捕获,并被统一解析成余额。需要注意的是,为了在训练数据中使用同义词,需要pipeline中包含EntitySynonmMapper组件。

(3)Regular Expression Features

 正则表达式特征有助于意图分类实体提取,但是它并不参与实体和意图的定义,仅仅是提供规则来协助意图分类和实体提取,因此,在训练文本text中,该添加的实体和意图样本需要照样添加。比如当需要用户输入的手机号实体时,我们可以再nlu.md文件中添加正则表达式特征支持,当用户输入的Message包含符合手机号正则表达式规则的内容时,Rasa可以更加容易地将其提取出来。Regular Expression Features一般格式如下:

## regex:phone_number
- ((\d{3,4}-)?\d{7,8})|(((\+86)|(86))?(1)\d{10})
  • 1
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注意:phone_number表示的既不是实体名也不是意图名,它只是一个便于我们阅读的标志而已。除了实体识别,我们还可以编写符合意图分类的正则表达式,这里就不演示了。另外,需要注意的是,对于实体提取来说,目前只有CRFEntityExtractor 实体提取器支持正则特征,像``MitieEntityExtractorSpacyEntityExtractor目前还不支持;对于意图分类器,目前均已支持正则特征。最后,为了使用正则特性,我们需要在pipline中添加RegexFeaturizer`组件。

(4)lookup tables

 查找表有利于在加载训练数据时,生成与Regular Expression Features相同的正则特征。当在训练数据中提供查找表时,内容被组合成一个大型、不区分大小写的regex模式,该模式在训练示例中查找精确匹配。这些正则表达式匹配多个token,其处理与训练数据中直接指定的正则表达式模式相同。查找表可以包括在训练数据中,如果外部提供的数据必须要以换行进行分隔。比如data/lookup_tables/DataPackage.txt可以包含:

腾讯视频流量包
爱奇艺会员流量包
网易免流包
抖音免流包
流量月包
酷狗定向流量包
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对该查找表在nlu.md文件中加载如下:

## lookup: mobile_data_package
data/lookup_tables/DataPackage.txt
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注意:mobile_data_package表示实体名。为了查找表能够有效的被使用,训练数据中必须要有一些示例被匹配上。否则,模型不会使用查找表特征向查找表添加数据时必须小心,比如如果表中有误报或其他噪声,就会影响性能,因此请确保查找表包含干净的数据。

2.2 验证数据有效性

 检查domian.ymlNLU dataStory data是否有错误。

2.2.1 使用命令

python m rasa data validate
  • 1

 参数说明:

usage: rasa data validate [-h] [-v] [-vv] [--quiet] [--fail-on-warnings]
                          [-d DOMAIN] [--data DATA]

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  --fail-on-warnings    Fail validation on warnings and errors. If omitted
                        only errors will result in a non zero exit code.
                        (default: False)
  -d DOMAIN, --domain DOMAIN
                        Domain specification (yml file). (default: domain.yml)
  --data DATA           Path to the file or directory containing Rasa data.
                        (default: data)

Python Logging Options:
  -v, --verbose         Be verbose. Sets logging level to INFO. (default:
                        None)
  -vv, --debug          Print lots of debugging statements. Sets logging level
                        to DEBUG. (default: None)
  --quiet               Be quiet! Sets logging level to WARNING. (default:
                        None)
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2.2.2 使用代码

import logging
from rasa import utils
from rasa.core.validator import Validator

logger = logging.getLogger(__name__)

utils.configure_colored_logging('DEBUG')

validator = Validator.from_files(domain_file='domain.yml',
                                 nlu_data='data/nlu_data.md',
                                 stories='data/stories.md')

validator.verify_all()
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2. Rasa NLU Components

2.1 词向量资源(Word Vector Sources)

2.1.1 MitieNLP

MitieNLP说明
Short:MITIE initializer,即Mitie是MITIE initializer的简称。
Outputs:
Requires:
Description:初始化mitie结构。每个mitie组件都依赖于此,因此应该将其放在任何使用mitie组件的每个管道(pipline)的开头
Configuration:MITIE 需要一个语言模型(.dat),且必须在configs.yml配置中指定。示例如下:

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "MitieNLP"
  # 语言模型
  model: "data/total_word_feature_extractor_zh.dat"
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2.1.2 SpacyNLP

SpacyNLP说明
Short:spacy language initializer,即spacy语言初始化
Outputs:
Requires:
Description:初始化spacy结构。每个spacy组件都依赖于此,因此应该将其放在任何使用mitie组件的每个管道(pipline)的开头
Configuration:Spacy需要配置语言模型,默认将使用配置的语言。如果要使用的spacy模型的名称不同于language标记(“en”、“de”等),则可以使用配置变量指定模型名称,将名称将传递给模型:space.load(name)。示例如下:

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "SpacyNLP"
  # 指定语言模型
  model: "en_core_web_md"
  # 设定在检索单词向量时,这将决定单词的大小写是否相关
  # 当为false时,表示不区分大小写。比如`hello` and `Hello`
  # 检索到的向量是相同的。
  case_sensitive: false
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2.2 分词(Tokenizers)

2.2.1 WhitespaceTokenizer

WhitespaceTokenizer说明
Short:分词器以空格(whitespaces)作为分词间隔
Outputs:
Requires:
Description:为每个以空格分隔的字符序列创建token,得到token可用于MITIE实体提取器。
Configuration:如果想把意图分成多个标签,例如,为了预测多个意图或为分层的意图结构建模,使用intent_split_symbol标志。可以通过case_sensitive设置是否大小写敏感,默认true(敏感)。示例如下:

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "WhitespaceTokenizer"
  # 指定是否大小写敏感,默认true为敏感
  case_sensitive: false
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2.2.2 JiebaTokenizer

JiebaTokenizer说明
Short:使用Jieba作为 Tokenizer,对中文进行分词
Outputs:
Requires:
Description:用于中文的Tokenizer,对于其他语种Jieba会如WhitespaceTokenizer般工作。JiebaTokenizer可为MITIE实体抽取器定义token。
Configuration:用户的自定义字典文件可以通过特定的文件目录路径dictionary_path自动加载,但是需要在配置文件中进行配置。示例如下:

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "JiebaTokenizer"
  # 指定自定义词典
  dictionary_path: "path/to/custom/dictionary/dir"
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2.2.3 MitieTokenizer

MitieTokenizer说明
Short:使用Mitie进行分词
Outputs:
Requires:需要先配置MitieNLP,参照2.1.1
Description:用MITIE tokenizer创建tokens,从而服务于 MITIE 实体抽取
Configuration:示例如下:

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "MitieTokenizer"
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2.2.4 SpacyTokenizer

SpacyTokenizer说明
Short:使用Spacy进行分词
Outputs:
Requires:需要先配置SpacyNLP,参照2.1.2
Description:用Spacytokenizer创建tokens,从而服务于Spacy 实体抽取
Configuration:示例如下:

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "SpacyTokenizer"
  • 1
  • 2

2.2.5 ConveRTTokenizer

SpacyNLP说明
Short:使用ConveRt进行分词
Outputs:
Requires:
Description:用ConveRT Tokenizer创建tokens,从而服务于ConveRTFeaturizer 实体抽取
Configuration:示例如下:

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "ConveRTTokenizer"
  • 1
  • 2

2.3 文本特征化(Text Featurizers)

2.3.1 MitieFeaturizer

MitieFeaturizer说明
Short:MITIE intent featurizer,即使用MITIE特征化意图信息
Outputs:无,作为意图分类器的输入(例如SklearnIntentClassifier)
Requires:需要先配置MitieNLP,参照2.1.1
Type:稠密featurizer
Description:使用MITIE featurizer为意图分类创建特征。需要注意的是:MitieIntentClassifier组件中并没有使用。目前,只有SklearnIntentClassifier能够使用预先计算的特性。

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "MitieFeaturizer"
  • 1
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2.3.2 SpacyFeaturizer

SpacyFeaturizer说明
Short:spacy intent featurizer,即使用Spacy特征化意图信息
Outputs:无,作为意图分类器的输入(例如SklearnIntentClassifier)
Requires:需要先配置SpacyNLP,参照2.1.2
Type:稠密featurizer
Description:使用spacy featurizer为意图分类创建特征。

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "SpacyFeaturizer"
  • 1
  • 2

2.3.3 ConveRTFeaturizer

ConveRTFeaturizer说明
Short:使用ConveRT模型创建用户消息和响应(如果指定的话)的向量表示
Outputs:无,作为意图分类器和response selectors的输入,分别对应意图特征和响应特征。比如EmbeddingIntentClassifierResponseSelector
Requires:需要配置ConveRTTokenizer,参见2.2.5小节
Type:稠密featurizer
Description:为意图分类和响应选择创建特征,使用默认签名来计算输入文本的向量表示。 需要注意:(1)由于ConveRT模型仅在英语语料上训练,因此只有当训练数据是英语语言时才能使用这个featurizer。 (2)使用之前需要安装tensorflow_texttensorflow_hub),可以通过pip install rasa[convert]来安装。

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "ConveRTFeaturizer"
  • 1
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2.3.4 RegexFeaturizer

RegexFeaturizer说明
Short:创建正则表达式特征以支持意图实体分类
Outputs:text_featurestokens.pattern
Requires:
Type:稀疏 featurizer
Description:为实体提取和意图分类创建特征。在训练期间,regex intent featurizer 以训练数据的格式创建一系列正则表达式列表。对于每个正则,都将设置一个特征,标记是否在输入中找到该表达式,然后将其输入到intent classifier / entity extractor 中以简化分类(假设分类器在训练阶段已经学习了该特征集合,该特征集合表示一定的意图)。将Regex特征用于实体提取目前仅CRFEntityExtractor组件支持。注意:在 regex featurizer 之前,需要先进行tokenizer操作

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "RegexFeaturizer"
  • 1
  • 2

2.3.5 CountVectorsFeaturizer

CountVectorsFeaturizer说明
Short:创建用户信息和标签(意图和响应)的词袋表征
Outputs:无,用作意图分类器的输入,输入的意图特征以词袋表征(如EmbeddingIntentClassifier)
Requires:
Type:稀疏 featurizer
Description:为意图分类和 response selection创建特征。使用sklearnCountVectorizer创建用户消息和标签特征的词袋表征。所有token仅由数字组成(如123和99,但不会存在a123d)将被分配到相同的功能。

 在configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "CountVectorsFeaturizer"
  "use_shared_vocab": False,
  analyzer: 'word' 
  token_pattern: r'(?u)\b\w\w+\b'
  strip_accents: None  
  stop_words: None 
  min_df: 1 
  max_df: 1.0 
  min_ngram: 1  
  max_ngram: 1  
  max_features: None  
  lowercase: true
  OOV_token: None  
  OOV_words: []  
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2.4 意图分类(Intent Classifiers)

2.4.1 MitieIntentClassifier

MitieIntentClassifier说明
Short:MITIE intent classifier(使用text categorizer)
Outputs:intent
Requires:tokenizer 和 featurizer
Description:该分类器使用MITIE进行意图分类。底层分类器使用的是具有稀疏线性核的多类线性支持向量机(可以查看MITIE trainer code)
  • configs.yml中应如下配置:
pipeline:
- name: "MitieIntentClassifier"
  • 1
  • 2
  • 输出示例:
{
    "intent": {"name": "greet", "confidence": 0.98343}
}
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2.4.2 SklearnIntentClassifier

SklearnIntentClassifier说明
Short:sklearn intent classifier
Outputs:intentintent_ranking
Requires:A featurizer
Description:该sklearn意图分类器训练一个线性支持向量机,该支持向量机通过网格搜索得到优化。除了其他分类器,它还提供没有“获胜”的标签的排名。spacy意图分类器需要在管道中的先加入一个featurizer。该featurizer创建用于分类的特征。
  • configs.yml中应如下配置:
pipeline:
- name: "SklearnIntentClassifier"
  # 指定SVM训练时要尝试的参数
  # 通过运行超参数搜索,以找到最佳的参数集
  C: [1, 2, 5, 10, 20, 100]
  # 指定C-SVM使用的内核
  # 它与GridSearchCV中的“C”超参数一起使用
  kernels: ["linear"]
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  • 输出示例:
	
{
    "intent": {"name": "greet", "confidence": 0.78343},
    "intent_ranking": [
        {
            "confidence": 0.1485910906220309,
            "name": "goodbye"
        },
        {
            "confidence": 0.08161531595656784,
            "name": "restaurant_search"
        }
    ]
}
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2.4.3 EmbeddingIntentClassifier

EmbeddingIntentClassifier说明
Short:Embedding intent classifier
Outputs:intentintent_ranking
Requires:A featurizer
Description:嵌入式意图分类器将用户输入和意图标签嵌入到同一空间中。Supervised embeddings通过最大化它们之间的相似性来训练。该算法基于StarSpace的。但是,在这个实现中,损失函数略有不同,添加了额外的隐藏层和dropout。该算法还提供了未“获胜”标签的相似度排序。在embedding intent classifier之前,需要在管道中加入一个featurizer。该featurizer创建用以embeddings的特征。建议使用CountVectorsFeaturizer,它可选的预处理有SpacyNLP和SpacyTokenizer。
  • configs.yml中应如下配置:
pipeline:
- name: "EmbeddingIntentClassifier"
# Embedding算法的控制参数非常多
# 具体参照官方文档,这里以指定训练次数为例
  epochs: 500	
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  • 输出示例:
{
    "intent": {"name": "greet", "confidence": 0.8343},
    "intent_ranking": [
        {
            "confidence": 0.385910906220309,
            "name": "goodbye"
        },
        {
            "confidence": 0.28161531595656784,
            "name": "restaurant_search"
        }
    ]
}
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2.4.4 KeywordIntentClassifier

KeywordIntentClassifier说明
Short:简单的关键字匹配意图分类器,适于小型、短期的项目
Outputs:intent
Requires:nothing
Description:该分类器通过搜索关键字的消息来工作。默认情况下,匹配是大小写敏感的,只精确匹配地搜索用户消息中关键字。意图的关键字是NLU训练数据中意图的例子。这意味着整个示例是关键字,而不是示例中的单个单词。注意:此分类器仅用于小型项目或入门级项目。如果你有很少的NLU训练数据,则可以试试管道选择中一个管道。

configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "KeywordIntentClassifier"
  case_sensitive: True
  • 1
  • 2
  • 3
  • 输出示例:
{
    "intent": {"name": "greet", "confidence": 1.0}
}
  • 1
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2.5 选择器(Selectors)

2.5 Response Selector

Response Selector说明
Short:一个字典,关键字为direct_response_intentvalue属性包含responseranking
Outputs:intent
Requires:A featurizer
Description:该分类器通过搜索关键字的消息来工作。默认情况下,匹配是大小写敏感的,只精确匹配地搜索用户消息中关键字。意图的关键字是NLU训练数据中意图的例子。这意味着整个示例是关键字,而不是示例中的单个单词。注意:此分类器仅用于小型项目或入门级项目。如果你有很少的NLU训练数据,则可以试试管道选择中一个管道。
  • configs.yml中应如下配置:
pipeline:
- name: "KeywordIntentClassifier" 
  # 算法支持很多参数配置,详情见文档
  case_sensitive: True
  • 1
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  • 4
  • 输出示例:
{
    "text": "What is the recommend python version to install?",
    "entities": [],
    "intent": {"confidence": 0.6485910906220309, "name": "faq"},
    "intent_ranking": [
        {"confidence": 0.6485910906220309, "name": "faq"},
        {"confidence": 0.1416153159565678, "name": "greet"}
    ],
    "response_selector": {
      "faq": {
        "response": {"confidence": 0.7356462617, "name": "Supports 3.5, 3.6 and 3.7, 
                    							 +"recommended version is 3.6"},
        "ranking": [
            {"confidence": 0.7356462617, "name": "Supports 3.5, 3.6 and 3.7, 
             										+"recommended version is 3.6"},
            {"confidence": 0.2134543431, "name": "You can ask me about how 
             										+"to get started"}
        ]
      }
    }
}
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2.6 实体提取(Entity Extractors)

Here is a summary of the available extractors and what they are used for:

ComponentRequiresModelNotes
CRFEntityExtractorsklearn-crfsuiteconditional random fieldgood for training custom entities
SpacyEntityExtractorspaCyaveraged perceptronprovides pre-trained entities
DucklingHTTPExtractorrunning ducklingcontext-free grammarprovides pre-trained entities
MitieEntityExtractorMITIEstructured SVMgood for training custom entities
EntitySynonymMapperexisting entitiesN/Amaps known synonyms

2.6.1 MitieEntityExtractor

MitieEntityExtractor说明
Short:MITIE entity extraction (using a MITIE NER trainer)
Outputs:entities
Requires:需要先配置MitieNLP,参照2.1.1
Description:用 MITIE entity extraction抽取语句中的实体。底层分类器使用具有稀疏线性核自定义特征的多类线性支持向量机。该MITIE组件不提供实体置信值。

configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "MitieEntityExtractor"
  • 1
  • 2
  • 输出示例
{
    "entities": [{"value": "New York City",
                  "start": 20,
                  "end": 33,
                  "confidence": null,
                  "entity": "city",
                  "extractor": "MitieEntityExtractor"}]
}
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2.6.2 SpacyEntityExtractor

SpacyEntityExtractor说明
Short:spaCy entity extraction
Outputs:entities
Requires:需要先配置SpacyNLP,参照2.1.2
Description:该组件使用spaCy来预测消息的实体。spacy使用统计BILOU转移模型。到目前为止,该组件只能使用spacy内置的实体提取模型,不能进行再训练。此提取器不提供任何置信评分。配置spacy组件应该提取哪些维度,比如实体类型。可用维度的完整列表可以在spaCy文档中找到。不指定维度选项将提取所有可用维度。

configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "SpacyEntityExtractor"
  # dimensions to extract
  dimensions: ["PERSON", "LOC", "ORG", "PRODUCT"]
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  • 输出示例
	
{
    "entities": [{"value": "New York City",
                  "start": 20,
                  "end": 33,
                  "entity": "city",
                  "confidence": null,
                  "extractor": "SpacyEntityExtractor"}]
}
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2.6.3 EntitySynonymMapper

EntitySynonymMapper说明
Short:将同义词映射到同一个值
Outputs:修改以前的实体提取组件找到的现有实体
Requires:
Description:如果训练数据包含已定义的同义词(通过对实体示例使用value属性)。此组件将确保检测到的实体值映射到相同的值。

configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "EntitySynonymMapper"
  • 1
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  • 训练数据与实体提取示例
[{
  "text": "I moved to New York City",
  "intent": "inform_relocation",
  "entities": [{"value": "nyc",
                "start": 11,
                "end": 24,
                "entity": "city",
               }]
},
{
  "text": "I got a new flat in NYC.",
  "intent": "inform_relocation",
  "entities": [{"value": "nyc",
                "start": 20,
                "end": 23,
                "entity": "city",
               }]
}]
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 在上述例子中,该组件将实体New York CityNYC映射到nyc。即使消息包含NYC,实体提取将返回nyc。当该组件更改现有实体时,它将自己附加到该实体的处理器列表中。

2.6.4 CRFEntityExtractor

CRFEntityExtractor说明
Short:条件随机场实体抽取器
Outputs:entities
Requires:A tokenizer
Description:此组件使用条件随机场来进行命名实体识别。CRFs可以被认为是一个无向的马尔可夫链,其中时间步长是单词,状态是实体类别。单词的特征(大写,词性标注POS,等等)给出了特定实体类别的概率,就像相邻实体标记之间的转换一样:然后计算并返回最可能的标记结果。如果使用POS功能(pos或pos2),则必须安装spaCy。如果想使用额外的功能,如预训练的词嵌入,稠密的featurizer,则可以使用“text_dense_features”。确保在相应的featurizer中将“return_sequence”设置为True。

configs.yml中应如下配置:

	
pipeline:
- name: "CRFEntityExtractor"
  features: [["low", "title"], ["bias", "suffix3"], ["upper", "pos", "pos2"]]
  # 决定是否使用BILOU_flag
  BILOU_flag: true
  # 在训练前将该参数设定给sklearn_crfcuite.CRF tagger
  max_iterations: 50
  # 指定L1正则化系数
  # 在训练前将该参数设定给sklearn_crfcuite.CRF tagger
  L1_c: 0.1
  # 指定L2正则化系数
  # 在训练前将该参数设定给sklearn_crfcuite.CRF tagger
  L2_c: 0.1
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  • 输出示例
{
    "entities": [{"value":"New York City",
                  "start": 20,
                  "end": 33,
                  "entity": "city",
                  "confidence": 0.874,
                  "extractor": "CRFEntityExtractor"}]
}
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2.6.5 DucklingHTTPExtractor

DucklingHTTPExtractor说明
Short:借助Duckling可以提取诸如日期、金额、距离等常见实体,且适用于多种语言
Outputs:entities
Requires:
Description:为了使用该组件需要启动一个duckling server。最简单的选择是使用docker container:docker run -p 8000:8000 rasa/duckling。另外,也可以直接在机器上安装Duckling再启动服务。Duckling可以识别日期、数字、距离和其他结构化实体和规范。请注意,duckling 试图提取尽可能多的实体类型,但没有提供排名。例如,对于文本I will be there in 10 minutes。如果在duckling组件内同时指定number和time维度,则该组件将提取两个实体:10作为数字和10 minutes作为时间。在这种情况下,应用程序必须决定哪些实体类型是正确的。抽取器将始终返回1.0的置信度,因为这是一个基于规则的系统。

configs.yml中应如下配置:

pipeline:
- name: "DucklingHTTPExtractor"
  # duckling server的url
  url: "http://localhost:8000"
  # 指定提取哪些维度,即实体类型
  dimensions: ["time", "number", "amount-of-money", "distance"]
  # 配置语言环境
  locale: "de_DE"
  # 指定时区
  timezone: "Europe/Berlin"
  # 访问ducking server超时时间
  timeout : 3
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  • 输出示例
{
    "entities": [{"end": 53,
                  "entity": "time",
                  "start": 48,
                  "value": "2017-04-10T00:00:00.000+02:00",
                  "confidence": 1.0,
                  "extractor": "DucklingHTTPExtractor"}]
}
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3. Rasa NLU Pipline

 在上一小节中,我们详细地介绍了Rasa NLU框架中提供的各种组件(Component),本节将继续讲解如何使用这些组件将准备好的样本数据(nlu.md)训练得到NLU模型。在Rasa NLU模块中,提供了一种名为Pipline(管道)配置方式,传入的消息(Message)通过管道中一系列组件处理后得到最终的模型。管道(Pipline)由多个组件(Component)构成,每个组件有各自的功能,比如实体提取、意图分类、响应选择、预处理等,这些组件在管道中一个接着一个的执行,每个组件处理输入并创建输出,并且输出可以被该组件之后管道中任何组件使用。当然,有些组件只生成管道中其他组件使用的信息,有些组件生成Output属性,这些Output属性将在处理完成后返回。下图为"pipeline": ["Component A", "Component B", "Last Component"]训练时调用顺序:
在这里插入图片描述
 在Rasa NLU模块中,已为我们提供了几种模板(Template) Pipline,比如pretrained_embeddings_spacysupervised_embeddings等,每一种Pipline组件构成不同,可以根据训练数据的特性选择使用。当然,Pipline的配置非常的灵活,我们可以自定义Pipline中的组件,实现不同特性的Pipline。

3.1 使用Template Pipline

3.1.1 pretrained_embeddings_spacy

 在config.yaml文件中配置如下:

language: "en"

pipeline: "pretrained_embeddings_spacy"
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 当然,上述配置等价于:

language: "en"

pipeline:
- name: "SpacyNLP"        # 预训练词向量        
- name: "SpacyTokenizer"  # 文本分词器          
- name: "SpacyFeaturizer" # 文本特征化  
- name: "RegexFeaturizer" # 支持正则表达式  
- name: "CRFEntityExtractor" # 实体提取器  
- name: "EntitySynonymMapper" # 实体同义词映射  
- name: "SklearnIntentClassifier" # 意图分类器 
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pretrained_embeddings_spacy管道使用GloVefastText的预训练词向量,因此,它的优势在于当你有一个训练样本如I want to buy apples,Rasa会预测意图为get pears。因为模型已经知道“苹果”和“梨”是非常相似的。如果没有足够大的训练数据,这一点尤其有用。

3.1.2 supervised_embeddings

 在config.yaml文件中配置如下:

language: "en"

pipeline: "supervised_embeddings"
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 当然,上述配置等价于:

language: "en"

pipeline:
- name: "WhitespaceTokenizer"   # 分词器
- name: "RegexFeaturizer"       # 正则
- name: "CRFEntityExtractor"	 # 实体提取器
- name: "EntitySynonymMapper"	 # 同义词映射
- name: "CountVectorsFeaturizer"  # featurizes文本基于词
- name: "CountVectorsFeaturizer"  # featurizes文本基于n-grams character,保留词边界 
  analyzer: "char_wb"
  min_ngram: 1
  max_ngram: 4
- name: "EmbeddingIntentClassifier"  # 意图分类器
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supervised_embeddings 管道不使用任何的预训练词向量或句向量,而是针对自己的数据集特别做的训练。它的优势是面向自己特定数据集的词向量(your word vectors will be customised for your domain),比如,在通用英语中,单词“balance” (平衡)与单词 “symmetry”(对称)意思非常相近,而与单词"cash"意思截然不同。但是,在银行领域(domain),“balance”与"cash"意思相近,而supervised_embeddings训练得到的模型就能够捕捉到这一点。该pipline不需要任何指定的语言模型,因此适用于任何语言,当然,需要指定对应的分词器。比如默认使用WhitespaceTokenizer,对于中文可以使用Jieba分词器等等,也就是该Pipline的组件是可以自定义的。

3.1.3 pretrained_embeddings_convert

 在config.yaml文件中配置如下:

language: "en"

pipeline: "pretrained_embeddings_convert"
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 当然,上述配置等价于:

language: "en"

pipeline:
- name: "ConveRTTokenizer"
- name: "ConveRTFeaturizer"
- name: "EmbeddingIntentClassifier"
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pretrained_embeddings_convert使用预训练的句子编码模型ConveRT以抽取用户输入句子的整体向量表征。该pipeline使用ConveRT模型抽取句子表征,并将句子表征输入到EmbeddingIntentClassifier以进行意图分类。使用pretrained_embeddings_convert的好处是不独立地处理用户输入句子中的每个词,而是为完整的句子创建上下文向量表征。比如,句子can I book a car?Rasa 会预测意图为I need a ride from my place。由于这两个示例的上下文向量表征已经非常相似,因此对它们进行分类的意图很可能是相同的。如果没有足够大的训练数据,这也很有用。需要注意的是,由于ConveRT模型仅在英语语料上进行训练,因此只有在训练数据是英语时才能够使用该pipeline。

3.1.4 MITIE

 在config.yaml文件中配置如下:

language: "en"

# 1. 使用SklearnIntentClassifier意图分类器
# 这里的模型为英文

pipeline:
- name: "MitieNLP"       # 预训练词向量
  model: "data/total_word_feature_extractor.dat"
- name: "MitieTokenizer"  # 分词器
- name: "MitieEntityExtractor" # 实体提取器
- name: "EntitySynonymMapper" # 同义词映射
- name: "RegexFeaturizer" # 正则
- name: "MitieFeaturizer" # 特征化
- name: "SklearnIntentClassifier" # 意图分类器

# 2. 使用MitieIntentClassifier意图分类器
# 数据量大的时候,训练非常慢(不推荐)

# pipeline:
# - name: "MitieNLP"
#   model: "data/total_word_feature_extractor.dat"
# - name: "MitieTokenizer"
# - name: "MitieEntityExtractor"
# - name: "EntitySynonymMapper"
# - name: "RegexFeaturizer"
# - name: "MitieIntentClassifier"
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  Rasa NLU模块支持在Pipline中使用Mitie,但是在使用前需要训练词向量,然后使用MitieNLP组件指定。MITIE后端对于小型数据集执行得很好,但是如果数据量超过几百个示例,则训练可能需要很长时间。Rasa官网不建议使用它,因为mitie支持在将来的版本中可能会被弃用。

3.2 使用Custome Pipline

3.2.1 zh_jieba_mitie_sklearn

language: "zh"

pipeline:
- name: "MitieNLP" # 使用中文词向量模型
  model: "data/total_word_feature_extractor_zh.dat"
- name: "JiebaTokenizer" # 使用jieba分词
- name: "MitieEntityExtractor"
- name: "EntitySynonymMapper"
- name: "RegexFeaturizer"
- name: "MitieFeaturizer"
- name: "SklearnIntentClassifier"
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NLU识别结果示例:

Received user message '"广州明天的天气怎么样"' with 
intent 
	'{'name': 'request_weather', 'confidence': 0.5182071733645418}' 
and entities 
	'[{'entity': 'address', 'value': '广州', 'start': 1, 'end': 3, 
	'confidence': None, 'extractor': 'MitieEntityExtractor'}, 
	{'entity': 'date-time', 'value': '明天', 'start': 3, 'end': 5, 'confidence': 	
     	None,'extractor': 'MitieEntityExtractor'}]'
		confidence': None, 'extractor': 'MitieEntityExtractor'}
     ]'
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 由于Rasa NLU模块提供的模板Pipline主要适用于英文,假如我们需要训练中文NLU模型的话,就需要使用中文分词器,比如jieba分词器,因此,我们修改MITIE Pipline将分词器改为Jieba,并修改MitieNLP预训练词向量模型为中文模型,其他不变,如MitieEntityExtractorSklearnIntentClassifier等。根据NLU识别结果可知,输入文本经过处理后输出的intent和entities,从而可知,intent意图识别和entities实体识别是相互独立的。

3.2.2 zh_crf_supervised_embeddings

language: "zh"

pipeline:
- name: "JiebaTokenizer"  # 使用jieba分词
- name: "RegexFeaturizer"
- name: "CRFEntityExtractor"
- name: "EntitySynonymMapper"
- name: "CountVectorsFeaturizer"
- name: "CountVectorsFeaturizer"
  analyzer: "char_wb"
  min_ngram: 1
  max_ngram: 4
- name: "EmbeddingIntentClassifier"
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NLU识别结果示例1:

Received user message '"广州明天的天气怎么样"' with 
intent 
	'{'name': 'request_weather', 'confidence': 0.9965207576751709}' 
and entities 
	'[{'start': 1, 'end': 3, 'value': '广州', 'entity': 'address',
	'confidence': 0.4974091477686857, 'extractor': 'CRFEntityExtractor'}, 
	{'start': 3, 'end': 5, 'value': '明天', 'entity': 'date-time', 
     'confidence': 0.8807040793780636, 'extractor': 'CRFEntityExtractor'}]'
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NLU识别结果示例2:

Received user message '"查下138383834381的账户余额"' with 
intent 
	'{'name': 'request_phone_business', 'confidence': 0.9994893074035645}' 
and entities 
	'[{'start': 3, 'end': 15, 'value': '138383834381', 'entity': 'phone_number', 
        'confidence': 0.5848492378103071, 'extractor': 'CRFEntityExtractor'},
		{'start': 16, 'end': 20, 'value': '余额', 'entity': 'business',
         'confidence': 0.9023286498337025, 'extractor': 'CRFEntityExtractor', 
         'processors': ['EntitySynonymMapper']}]'
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 该Pipline修改自模板管道supervised_embeddings,由于该模板默认支持英文,为了实现支持中文,我们将分词器由WhitespaceTokenizer改为JiebaTokenizer,其他配置不变。经过测试可知,在意图分类方面,CountVectorsFeaturizerEmbeddingIntentClassifier组合意图提取置信度高于MitieFeaturizerSklearnIntentClassifier组合;在实体提取方面。CRFEntityExtractor也优于MitieEntityExtractor。另外,supervised_embeddings不需要任何指定的语言模型,因此适用于任何语言,并且完全依赖于训练数据,因此训练得到的模型拥有更好的适应性,训练的时间也非常快。但是,目前我遇到的有一点就是,有可能在训练数据不足时,在实体提取时可能会出现无法提取到实体的问题,当然,这只是我的推测,有待进一步验证。

 当然,除了对已有的模板Pipline进行重新组合,我们完全可以自定义Pipline中的组件,定制你想要的功能和改进每个环节,这或许就是Rasa的优秀之处,非常灵活。比如,我们只希望支持实体识别,不做意图分类,那么我们可以这样自定义一个Pipline:

pipeline:
- name: "SpacyNLP"
- name: "CRFEntityExtractor"
- name: "EntitySynonymMapper"
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4. 改进ChitChatAssistant项目

4.1 改进nlu.md

...
## intent:request_phone_business
- 查电话[19820618425](phone_number)
- 我想知道电话号码为[19860612425](phone_number)
- 查[11160222425](phone_number)
- 查电话号码[19800222425](phone_number)
- [机主](business)
- 号码是[谁的](business)
- 这个号码是[属于谁](business)
- 谁是这个号码的[拥有者](business)
- 查下[机主信息](business)
- [机主](business)是谁
- 我要查这个号码的[账户余额](business)
- 帮我查[余额](business)
- 查[话费](business)
- 能告诉我现在的[话费余额](business)还剩多少
- 我想查电话号码[19860618422](phone_number)的[账户余额](business)
- 我要查下[19822618425](phone_number)的[机主](business)是谁
- 你好!请帮我查询一下电话[12260618425](phone_number)的[账户余额](business)
- 查一下手机号码[19862228425](phone_number)的[机主信息](business)
- 帮我查个手机号[19860612222](phone_number)的[余额](business)
- [19860222425](phone_number)是[谁的](business)
- 

## synonym:机主
- 机主信息
- 机主
- 拥有者
- 谁的
- 属于谁

## synonym:余额
- 余额
- 话费
- 话费余额
- 账户余额

## regex:phone_number
- ((\d{3,4}-)?\d{7,8})|(((\+86)|(86))?(1)\d{10})
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 相比于ChitChatAssistant V1.0.0.2020.02.15版本,我们在样本文件nlu.md中,演示了如何使用同义词synonym正则表达式regex查找表look-up table来改进我们的NLU训练样本数据,即使得构建NLU样本数据更加灵活,同时提高了实体提取意图分类的命中率。

4.2 改进config.yml

language: "zh"
# zh_jieba_supervised_embeddings
pipeline:
- name: "JiebaTokenizer"
  dictionary_path: "data/dict"
- name: "RegexFeaturizer"    # 支持正则
- name: "CRFEntityExtractor"
- name: "EntitySynonymMapper" # 支持同义词识别
- name: "CountVectorsFeaturizer"
- name: "CountVectorsFeaturizer"
  analyzer: "char_wb"
  min_ngram: 1
  max_ngram: 4
- name: "EmbeddingIntentClassifier"

policies:
...
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 ChitChatAssistant v1.0使用的是Mitie pipline,经过上面的学习可以知道,Mitie将在未来会被Rasa弃用。因此,这里我们使用pipline模板supervised_embeddings,但该pipline默认分词器WhitespaceTokenizer,只适合于英文,这里我们将分词器改为jieba分词器,并添加自定义用户词典,通过dictionary_path指定。自定义用户词典的作用就是,分词器会把原来可能不是一个常规词的词,分成一个词。userdict.txt如下:

谁的 5 n
属于谁 5 n
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4.3 效果演示

 当Rasa ServerAction ServerServer.py运行后,在浏览器输入:

http://127.0.0.1:8088/ai?content="13870468866的话费余额还有多少"
  • 1

或者在APP端调用接口,效果如下:

在这里插入图片描述

GitHub地址:ChitChatAssistant,欢迎starissues,我们共同讨论、学习!

声明:本文内容由网友自发贡献,不代表【wpsshop博客】立场,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有侵权的内容,请联系我们。转载请注明出处:https://www.wpsshop.cn/w/很楠不爱3/article/detail/342995
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