統計機器翻譯中短語切分的新方法

劉 林,史紅梅,張艷君

(山東農業工程學院,山東濟南,250100)

統計機器翻譯中短語切分的新方法

劉 林,史紅梅,張艷君

(山東農業工程學院,山東濟南,250100)

本文提出了一種新的短語切分方法，通過該方法可以將句子的短語切分進行概率化處理：首先把漢語語料庫中次數＞2次的詞語串全部都識別出來，作為漢語短語，然后通過最短路徑方式實現短語切分，同時應用Viterbi算法對短語出現頻率進行迭代統計。

統計機器；機器翻譯；短語切分；新方法

0 引言

二十世紀九十年代初期，國外科學家就根據信源信道思想提出了統計機器翻譯模型，而自此之后，人們又很快在基于統計方法的機器翻譯研究方面具有了巨大的進步。現如今，主流的統計機器翻譯方法仍然是基于短語的統計機器翻譯，因為該方法可以較好地處理短距離依賴和一些常用搭配問題。通常情況下，基于短語的方法的原理是將任意連續字符串均看作短語，自動在雙語語料庫中學習雙語短語，然后進行以短語為單位的翻譯。有科學家提出了對齊模板方法，即通過將單詞映射到詞類中對句子級和短語級進行兩級對齊；另外還有學者提出了層次短語模型，即允許一個同步上下文無關文短語內均具備子短語。目前，眾多科學家和學者仍舊在努力研究基于短語的新方法。

1 短語切分方法

基于短語的統計機器翻譯系統的最小翻譯單位就是短語，也即是說，將句子拆分成若干個短于，由每個短語的翻譯而組成句子的翻譯。漢語與英語的不同點在于其最小單位是字，詞語是由字組成的，短語則是由詞語組成的，而所謂的“短語切分”與漢語的切詞類似，實際上就是在詞語切分的基礎上把句子切分成短語。故此，在短語切分之時可以借鑒漢語詞語的切分研究方法進行研究。這里采用了N-最短路徑法：根據短語庫對已經分詞的句子中全部可能的短語構造有向無環圖，得出N條最優的路徑。不過，其中需要解決兩項問題：一者是如何得到短語庫；二者是如何確定有向無環圖的路徑長度。

1.1短語查找

由于短語比之詞語來說更加難以界定，不同人對短語的理解不同，因此很難像漢語切詞一般通過人工來做短語庫。對此，可以利用該方法中將任意連續的字符串看作短語的特點，自動于漢語單語語料庫中抽取短語庫。具體來說，這個短語查找的流程為：首先切分漢語語料庫中的詞語，詳細記錄每個詞語出現的位置，并將其存儲在WordMap中；然后找出表中每個詞語所在文件中的對應位置，并據此向后搜索若干個詞得到及保存詞串，將相應計數加1；最后其中出現次數＞2的重復詞串即為短語庫。在這過程中，若其中一個短語是另外一個短語的子串，且兩者的出現次數相同，那么則保留長的那個。

1.2短語概率計算

短語概率指的就是有向無環圖的路徑長度，其可通過概率論的相關知識進行計算，具體的公式為：

公式中，c指的是漢語短語，N（c）指的是漢語短語在語料庫中出現的次數。

不過，僅通過這種概率估計方式所得到的結果是不夠準確的，而本文所提出的這種新的短語切分方法應用了Viterbi算法對短語出現頻率進行迭代統計，進而對短語的一元語言模型概率進行估計，所得到的結果更加準確。Viterbi算法的流程為：首先隨機指定模型參數，然后計算出各訓練樣本的最大概率值，之后對概率進行重新統計、對模型參數進行更新，最后經多次迭代后得出逼近真實值的概率分布。

2 翻譯模型與解碼

統計機器翻譯的核心就是翻譯模型與解碼，其中翻譯模型的主要作用是反映對機器翻譯過程的認識，解碼的作用是搜索出最終譯文。

2.1翻譯模型

本文所提出的這種新的短語切分方法應用了Log-linear直接翻譯模型，具體的公式為：

而在全部可能的翻譯中，再選擇概率最大的一個作為最終翻譯：

2.2解碼

對于一個漢語句子來說，首先需要通過上述方法對其進行短語切分，取其中一個或以上最佳切分進行翻譯。然后需要通過柱式搜索方法對每個切分結果進行單調解碼，即按照從左至右的順序對每個短語片段進行翻譯，而不用調整順序。為了加快搜索速度及節省內存，解碼器可以只讀進每個漢語短語中若干個最好的翻譯，并限制搜索中每個棧的大小為m。Log-linear直接翻譯模型采用的是最小錯誤率訓練算法。

3 實驗

筆者在相關測試集上對該方法進行了實驗。本次實驗所采用的是2005年863評測所提供的訓練集，其中大約有英語詞和漢語詞各10M。通過SRI語言模型工具，利用該短語切分方法，對3-gram英語語言模型進行了訓練。

3.1翻譯模型訓練

首先通過GIZA++[12]，進行了漢語→英語和英語→漢語兩個方向的訓練，獲得了詞語對齊，然后通過grow-diag-final[2]進行了優化對齊，最后抽取短語，得到了翻譯概率表。

3.2短語切分方法

作為基線系統，短語切分應用另一種方法：首先抽取語料庫中的漢語短語作為短語庫，以為短語切分的路徑長度，然后通過最短路徑方法進行短語切分。為了在搜索過程中取得翻譯質量和翻譯效率的平衡，每個句子宜取二十個最佳短語切分進行翻譯。

3.3實驗結果

本實驗結果詳見表1。

表1 實驗結果

3.4問題分析

從結果中可以看出，相對于基線系統而言，該系統中通過使用短語切分模型能夠提高其翻譯質量，一般可提高0.5左右個百分點。不過，對于對話卻會起到副作用，主要是由于：①該短語切分模型在訓練中是單獨使用的漢語語料，所以比較傾向于較短的短語，導致將本來就較短的句子切得更碎，降低了系統性能，而在雙語短語庫中長短語和短短語是俱存的；②疑問句在對話語料中所占的比重過大，而疑問句往往需要進行詞序調整，但該系統是順序解碼，所以在這方面的表現較差；③對話語料在訓練語料中約占了25%，這對于漢語的短語切分模型訓練而言相對較少，所以影響了其作用；④篇章中的句子大多較長，并且新聞語料較多，其詞序變化不是很強烈，所以通過短語切分模型能夠有效切分出常見短語。

4 結語

本文提出了一種新的短語切分方法，并在相關測試集上得出了實驗結果：對話0.2232、篇章0.1766。實驗表明：對于篇章等長句子，通過使用短語切分模型能夠提高其翻譯質量，一般可提高0.5左右個百分點。

[1]何中軍，劉群，林守勛. 統計機器翻譯中短語切分的新方法[J].中文信息學報，2007，01:85-89.

[2]薛永增，李生，趙鐵軍，楊沐昀. 短語統計機器翻譯的句法調序模型[J]. 通信學報，2008，01:7-14.

劉林， 1981年11月出生，性別男，民族漢，籍貫山東德州，學歷大學本科，職稱講師，研究方向軟件理論、機器學習。

A new method of phrase segmentation in statistical machine translation

Liu Lin,Shi Hongmei,Zhang Yanjun
(shandong agricultural engineering institute, jinan, shandong province, 250100)

this paper presents a new phrase segmentation method, the method can be sentence the phrase segmentation of randomization process: first of all, the number of Chinese corpora ＞ two words list all identified, as Chinese phrases, then realize the shortest path phrase segmentation, at the same time using Viterbi algorithm to iterate phrases frequency statistics.

statistical machine; Machine translation; The phrase segmentation; The new method

項目：山東省高等學校科技計劃項目--基于最大熵翻譯模型的統計機器翻譯系統的設計與實現（J13LN59）