自然语言处理4 -- 句法分析

系列文章，请多关注
Tensorflow源码解析1 – 内核架构和源码结构
带你深入AI（1） - 深度学习模型训练痛点及解决方法
自然语言处理1 – 分词
自然语言处理2 – jieba分词用法及原理
自然语言处理3 – 词性标注
自然语言处理4 – 句法分析
自然语言处理5 – 词向量
自然语言处理6 – 情感分析

1 概述

句法分析也是自然语言处理中的基础性工作，它分析句子的句法结构（主谓宾结构）和词汇间的依存关系（并列，从属等）。通过句法分析，可以为语义分析，情感倾向，观点抽取等NLP应用场景打下坚实的基础。

随着深度学习在NLP中的使用，特别是本身携带句法关系的LSTM模型的应用，句法分析已经变得不是那么必要了。但是，在句法结构十分复杂的长语句，以及标注样本较少的情况下，句法分析依然可以发挥出很大的作用。因此研究句法分析依然是很有必要的。

2 句法分析分类

句法分析分为两类，一类是分析句子的主谓宾 定状补的句法结构。另一类是分析词汇间的依存关系，如并列 从属 比较 递进等。下面详细讲解。

2.1 句法结构分析

句法结构分析，识别句子的主谓宾 定状补，并分析各成分之间的关系.

通过句法结构分析，我们就能够分析出语句的主干，以及各成分间关系。对于复杂语句，仅仅通过词性分析，不能得到正确的语句成分关系。

句法结构分析的标注如下

2.2 语义依存关系分析

语义依存关系分析，识别词汇间的从属 并列 递进等关系，可以获得较深层的语义信息。如以下三个不同的表达方式，表达了同一个语义信息。可见语义依存关系不受句法结构的影响。

语义依存关系偏向于介词等非实词的在语句中的作用，而句法结构分析则更偏向于名词 动词 形容词等实词。如张三 -> 吃的关系为施加关系Agt，苹果->吃的关系为受事关系Pat。依存关系标注比较多，就不一一列举了。

3 句法分析工具

句法分析算法比较复杂，我们就不展开了。可以参考文章链接。介绍下几个句法分析工具。

1. 哈工大LTP，https://www.ltp-cloud.com/intro/。
2. 斯坦福句法分析工具Stanford Parser，https://nlp.stanford.edu/software/lex-parser.shtml
   当前句法分析难度还很大，准确度不高。哈工大的LTP也只能做到80%左右的准确率。

4 深度学习和句法分析

基于深度学习的RNN和LSTM序列模型，本身可以携带很多句法结构和依存关系等深层信息。同时，句法分析树结构也可以和深度学习结合起来。利用句法分析树可以构建LSTM网络（tree-lstm）, 从而对语句进行文本摘要，情感分析。那是否基于句法分析树的LSTM（tree-lstm）就一定比单纯的双向LSTM（bi-lstm）效果好吗？

研究表明，很多情况下，单纯的bi-lstm，比基于句法分析树的tree-lstm效果更好

这主要是因为当前句法分析准确度不高，只有90%左右。如果是句子成分关系很复杂，则准确率更低。因此给lstm网络带来了很大的噪声，从而导致了tree-lstm模型准确度的降低。但是tree-lstm可以使用较少的标注语料，而且在句子结构复杂的长语句上，表现更好。因此当语料较少且句子结构很复杂时，可以考虑使用tree-lstm。相关文章可以参考 哈工大车万翔：自然语言处理中的深度学习模型是否依赖于树结构？链接

5 总结

句法分析是自然语言处理中的基础性工作，在文本分析 观点抽取 情感分析等场景下可以广泛应用。句法分析当前难度还很高，准确率也有待提升。受制于句法分析准确率问题，基于句法结构树的LSTM深度学习网络的准确率还有待进一步提升。总之，句法分析，任重而道远。

系列文章，请多关注
Tensorflow源码解析1 – 内核架构和源码结构
带你深入AI（1） - 深度学习模型训练痛点及解决方法
自然语言处理1 – 分词
自然语言处理2 – jieba分词用法及原理
自然语言处理3 – 词性标注
自然语言处理4 – 句法分析
自然语言处理5 – 词向量
自然语言处理6 – 情感分析