论文阅读笔记： SIFRank and BERT-KPE

本文主要内容是两篇论文的阅读笔记，论文地址如下：
SIFRank: A New Baseline for Unsupervised Keyphrase Extraction Based on Pre-Trained Language Model，其对应的 源码。
Capturing Global Informativeness in Open Domain Keyphrase Extraction，其对应的 源码。

SIFRank: A New Baseline for Unsupervised Keyphrase Extraction Based on Pre-Trained Language Model

SIFRank比较适合短文本的关键词抽取，而SIFRank+大幅增加了长文本的关键词抽取效果。

MODEL OVERVIEW

SIFRank 的架构如下：

（1）人工标注：分词+标词性。
（2）获取候选关键词列表：利用正则表达式确定名词短语（例如：形容词+名词），将名词短语作为候选关键短语。
（3）通过预训练语言模型，得到关键词的embedding。
（4）同样地，得到句子或文档的embedding。
（5）计算（3）与（4）结果的余弦相似度，选取topN作为其最终提取的关键词。

SENTENCE EMBEDDING MODEL（SIF）

经上节描述可知，整篇的难点在于如何计算embedding。预训练语言模型采用ELMo。

采用ELMo的原因是：
1）经过大规模预训练，较TFIDF、TextRank等基于统计和图的具有更多的语义信息；
2）ELMo是动态的，可以改善一词多义问题；
3）ELMo通过Char-CNN编码，对生僻词非常友好；
4）不同层的ELMo可以捕捉不同层次的信息

计算sentence embedding的假设是：文章是由一个topic生成的，文章中的每个句子亦是如此，因此，句子的embedding应该与文章embedding的期望值（topic embedding）相近，有：

得到sentence embedding的计算方式：

其中，a是超参数，一般设置为$[10^{-3},10^{-4}]$。其实也就是加权求和得到sentence embedding，phase embedding，document embedding。最后再用余弦相似度的结果进行排序。

POSITION-BIASED WEIGHT FOR LONG DOCUMENTS

这是SIFRank+使用的思想，主要就是增加了位置的权重。考虑在长文本中，先出现的词往往具有重要的地位。

计算相似度的公式变为：

该方法在数据集上的结果有兴趣的朋友可以看看该论文。

Capturing Global Informativeness in Open Domain Keyphrase Extraction

BERT-KPE是最近由thunlp提出的方法，在OpenKP和KP20K上都达到了state-of-the-art和良好的鲁棒性。

Methodology

1. 得到候选关键词的词表征

• 对于给定的Document，令$D=\{w_1,\cdots ,w_i,\cdots ,w_n\}$，对其使用预训练语言模型BERT，获得词表征，有$H=\{h_1,\cdots ,h_i,\cdots ,h_n\}=BERT\{w_1,\cdots ,w_i,\cdots ,w_n\}$。
• 使用卷积网络获得N-gram的表征，第$i$个k-gram($c_i^k$=word[i:i+k-1])对应的词表征为：
  

2.Informative Ranking
为了估计N-gram $c_i^k$ 在局部语境中包含的信息量，使用一个前馈网络使$g_i^k$转变为可量化的数：

然后，开始计算每个phase的全局信息。对于一个phase $p^k$ 而言，一个文档中可能出现多次，我们将其记为：$\{c_j^k,\cdots ,c_m^k\}$，自然地，我们可以得到相应的局部信息：

再此上，接一个max-pooling层，作为其全局信息：

得到每个phase的全局信息后，使用Pairwise ranking loss作为其rank损失：

该损失函数迫使JointKPE将文档D中的keyphrases排在non-keyphrases（非关键词）前面。

3. Keyphrase Chunking
JointKPE直接学习某个N-gram是否是keyphase，对此，采用交叉熵损失：

4. Multi-Task Training
将 2 和 3的损失联合起来，共同训练：
$$L=L_{rank}+L_{chunk}$$

Experimental Methodology

实验结果如下：