Arquitecturas de Tradução Automática

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Arquitecturas de Tradu¸c˜ ao Autom´ atica TA baseada em regras TA orientada aos dados Conclus˜ oes Abordagens na Tradu¸c˜ ao Autom´ atica Alberto Manuel Brand˜ ao Sim˜ oes [email protected] Escola de Ver˜ ao – Junho 2009 Alberto Sim˜ oes Abordagens na Tradu¸c˜ ao Autom´ atica (1/38)

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Apresentação sobre arquitecturas de tradução automática, realizada na Escola de Verão em PLN realizada em 2009 na Faculdade de Letras da Universidade do Porto, Portugal.

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Arquitecturas de Traducao AutomaticaTA baseada em regras

TA orientada aos dadosConclusoes

Abordagens na Traducao Automatica

Alberto Manuel Brandao [email protected]

Escola de Verao – Junho 2009

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TA orientada aos dadosConclusoes

1 Arquitecturas de Traducao Automatica

2 TA baseada em regrasSistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

3 TA orientada aos dadosSistemas de Traducao EstatısticaSistemas de Traducao baseada em Exemplos

4 Conclusoes

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Arquitecturas de Traducao Automatica

Traducao Baseada em Regras(Rule-Based Machine Translation)

Traducao directa (direct MT);Traducao por transferencia (transfer MT);Traducao por interlıngua (interlingua MT);

Traducao Orientada a Dados(Data-Driven Machine Translation)

Traducao estatıstica (Statistical MT);Traducao baseada em exemplos (Example-Based MT);Solucoes hıbridas...

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Sistemas baseados em regras

Baseados em:

modelos formais de traducao;

conhecimento “linguıstico”;

Problemas:

caros e trabalhosos (batalhoes de linguistas);

baseiam-se em conhecimento preciso (e quem o tem? );

Vantagens:

previsıveis (as regras sao analisaveis);

erros faceis de detectar e corrigir;

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Sistemas orientados aos dados

Baseados em:

dados (corpora);

tecnicas de aprendizagem;

Problemas:

poucos dados ou dados parciais;(corpora pequenos, corpora enviesados, ...)

dados com pouca qualidade;(fracas traducoes, maus alinhamentos, ...)

Vantagens:

precisam de pouca mao-de-obra;

sao conciliaveis com sistemas baseados em regras;(e vice-versa, claro...)

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Ferramentas PLN na TA

A implementacao de qualquer uma destas abordagens requerferramentas de processamento de linguagem natural robustas paraas lınguas envolvidas, como sejam:

Anotadores de Part-of-Speech e lematizadores;

Analisadores sintacticos (parsers);

Classificadores semanticos;

Desambiguacao de sentidos;

Reconhecimento de Entidades Mencionadas;

Extraccao de Informacao;

. . .

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas baseados em regras

Texto origem Texto destino

análi

segeração

Interlíngua

Sintaxe L.O. Sintaxe L.D.

Semântica L.O. Semântica L.D.

tradução directa

(representacao tıpica)

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao Directa

TextoL.O.

TextoL.D.

L.O. -> L.D.dicionários e gramáticas

Análise e Síntese

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao Directa

Traducao realizada palavra-a-palavra;

Pouca analise ao texto na lıngua de origem(sem analise sintactica ou semantica)

Baseia-se em grandes dicionarios bilingues:para cada palavra na lıngua de origem, o dicionario especificaum conjunto de regras para traduzir essa palavra

Apos a traducao das palavras, e realizada reordenacao simples;(por exemplo, a tıpica troca de ordem de nomes e adjectivos).

Todo este processamento e realizado numa janela deslizantecom um numero fixo de palavras.

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao Directa

Regras para a traducao de much ou many para Russo:

Se precedida por how ⇒ skol’koSenao se precedida por as ⇒ stol’ko zheSenao se a palavra e much

Se precedida por very ⇒⊥Senao se seguida por um nome ⇒ mnogo

Senao (a palavra e many)Se precedida por preposicao e seguida por nome ⇒ mnogiiSenao ⇒ mnogo

Retirado de Jurafsky e Martin, edicao 2, capıtulo 25.Originalmente de um sistema de Panov, 1960.

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao Directa – Vantagens

simples de aplicar tecnicas de aprendizagem automatica;(inferir regras a partir de corpora paralelos)

simples de aproveitar similaridades entre lınguas:

a similaridade nao e acidental (razoes geograficas e historicas);relativamente simples de obter um sistema directo comtraducao de qualidade para lınguas proximas;

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao Directa – Problemas

E difıcil (ou impossıvel) de detectar reordenamentos longos:

EN: Sources said that IBM bought Lotus yesterday.JP: Sources yesterday IBM Lotus bought that said

As palavras sao traduzidas sem desambiguacao da sua funcaosintactica;

As regras sao tacticas e nao estrategicas (nao generalizam):

pouca relevancia linguıstica;

Difıcil de manter (sistemas grandes):

interaccao entre um grande numero de regras;as regras nao sao completamente independentes;

Nao ha reutilizacao de codigo!

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao Directa

Para 5 lınguas, 5× 4 = 20 tradutores!

L1 L2

L3 L4

L5

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao por Transferencia

TextoL.O.

TextoL.D.

dicionários egramáticas

L.O.

dicionários e gramáticas

L.D.dicionáriosL.O. -> L.D.

regras detransferência

análise síntesetransferênciarepres.

L.O.repres.

L.D.

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao por Transferencia

Tres (ou cinco) fases na traducao:

1.a Analise MorfologicaPalavraA −→ (LemaA + Categoria + Propriedades)?

1.b Classificacao Lexical(LemaA + Cat + Prop)? −→ LemaA + Cat + Prop + Significado

2.a Transferencia LexicalLemaA + Cat + Prop + Sign −→ LemaB + Cat + Prop

2.b Transferencia Estruturalajuste de concordancias (genero e numero), reordenamento de

palavras e sintagmas.

3 Geracao MorfologicaLemaB + Categoria + Propriedades −→ PalavraB

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao por Transferencia

As arvores de parsing podem variar de simples analisessuperficiais ate analises mais profundas.(incluindo mesmo representacoes semanticas);

As regras de transferencia podem ser comparaveis as regrasdos sistemas directos, mas podem operar sobre estruturassintacticas.(ou mesmo semanticas)

Torna-se mais simples a deteccao de reordenacao a longadistancia.

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao por Transferencia

Exemplo de traducao (lıngua origem)

SPPPP����

NP

sources

VPPPPPP

�����VB

said

SBAR-AXXXXX�����

COMP

that

SXXXXX

�����NP-A

IBM

VPXXXXX�������

VB

bought

NP-A

Lotus

NP

yesterday

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Sistemas de Traducao por Transferencia

Exemplo de traducao (lıngua destino)

Shhhhhhhhhhh(((((((((((

NP

sources

VP ⇔XXXXX

�����SBAR-A ⇔``````

SXXXXXX��

������NP

yesterday

NP-A

IBM

VP ⇔bbb

"""

NP-A

Lotus

VB

bought

COMP

that

VB

said

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Dicionarios: traducao directa vs transferencia

Directa1 dicionarioRU → EN

{primer → exampleprimery → examples

Transferencia3 dicionarios

RU

primer →

num → pluralcat → nomelem → primer

RU → EN{primer → example

ENlem → examplenum → singular

}→ example

lem → examplenum → plural

}→ examples

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Dicionarios: traducao directa vs transferencia

Directa1 novo dicionario

RU → ES

{primer → ejemploprimery → ejemplos

Transferencia2 novos dicionarios

RU

primer →

num → pluralcat → nomelem → primer

RU → ES{primer → ejemplo

ENlem → ejemplonum → singular

}→ ejemplo

lem → ejemplonum → plural

}→ ejemplos

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Vantagens dos sitemas de Transferencia

Os modulos de analise e sıntese sao reutilizaveis:

separacao de informacao especıfica da lıngua da informacaomultilingue;operacoes realizadas num nivel superior de abstraccao;

As regras podem ser generalizadas tendo em contapropriedades morfologicas, lexemas, configuracoes de arvoresde parsing, etc.

E possıvel aceder a propriedades linguısticas paradesambiguacao.

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao por Transferencia

Para 5 lınguas, 5× 6 = 30modulos:

5 abstractores / parsers;

5× 4 modulos detransferencia;

5 geradores;

Mais modulos que numsistema de traducao directa,mas mais pequenos, simples,e reutilizaveis.

IR1 IR2

IR3 IR4

IR5

L4

L2L1

L3

L5

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao por Interlıngua

TextoL.O.

dicionários e gramáticas

L.O

dicionários egramáticas

L.D.

Representaçãointer-língua

TextoL.D.

análise síntese

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Sistemas de Traducao por Interlıngua

Duas fases no processo de traducao:

AnaliseA frase na lıngua de origem e analisada e e criada umarepresentacao (independente de lıngua) do seu significado.

GeracaoA representacao semantica e convertida numa frase na lınguade destino.

Teoricamente nao existe informacao bilingue no sistema.

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Sistemas de Traducao por Interlıngua

Uma vantagem:

para cada lıngua adicionada ao sistema e necessariodesenvolver apenas um modulo de analise e um de geracao;

Uma maior desvantagem:

qual seria a representacao independente de lıngua?

como representar os conceitos?lınguas diferentes tem conceitos diferentes(3 vs n formas de classificar neve)sera que a representacao independente e a interseccao ou auniao de todos estes conceitos?

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Sistemas de Traducao DirectaSistemas de Traducao por TransferenciaSistemas de Traducao por Interlıngua

Sistemas de Traducao por Interlıngua

Para 5 lınguas, 5× 2 = 10 modulos:

5 abstractores / parsers;

5 geradores;

L1 L2

L3 L4

L5

IL

Infelizmente a ideia de interlıngua nao e realista.

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Sistemas de Traducao EstatısticaSistemas de Traducao baseada em Exemplos

Sistemas orientados aos dados

Texto origem Texto destino

matching recombinação

tradução à palavra

exemplo exacto existente

tradução de segmento

(representacao tıpica)

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Sistemas de Traducao EstatısticaSistemas de Traducao baseada em Exemplos

Traducao Estatıstica

TextoL.O.

Texto bilingue

L.O. / L.D.Texto na

L.D.

Candidatos aTraduçãona L.D.

TextoL.D.

análiseestatíistica

análiseestatística

Modelo de tradução

Modelolinguístico

Algoritmo de traduçãoargmaxe P(e) x P(s|e)

(Knight, 2004a)

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Sistemas de Traducao EstatısticaSistemas de Traducao baseada em Exemplos

Modelo do Canal Ruidoso (Noisy Channel Model)

Pretende-se um modelo P(e|f ) que estima a probabilidadecondicional de uma frase (traducao) e na lıngua E , dada a frase fna lıngua F .

Modelo de Lıngua

dado um segmento e na L.D. (p.e. ingles), calcular P(e);um segmento de bom ingles, entao P(e) e elevada;um segmento de mau ingles, entao P(e) e baixa;

Modelo de Traducao

dado um par de segmentos, 〈f , e〉, calcular P(f |e);se 〈f , e〉 parecem-se com traducoes, entao P(f |e) e elevada;se 〈f , e〉 nao se parecem com traducao, entao P(f |e) e baixa;

Pretende-se estimar: arg maxe P(e|f ) = arg maxe P(e)P(f |e)

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Sistemas de Traducao EstatısticaSistemas de Traducao baseada em Exemplos

Ainda sobre este modelo

Modelo de Lıngua

Pode ser implementado baseado em trigramas, e estimado dequalquer corpus (nao necessariamente paralelo);

Modelo de Traducao

E treinado a partir de um corpus paralelo nas lınguas emcausa.

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Sistemas de Traducao EstatısticaSistemas de Traducao baseada em Exemplos

Exemplo do processo SMT

Frase original:

Que hambre tengo yo

Geracao estatıstica de traducoes:

What hunger have IHungry I am soI am so hungryHave I that hunger

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Exemplo do processo SMT

Que hambre tengo yo

Geracao estatıstica de traducoes com calculo da probabilidadeusando apenas o modelo de traducao:

What hunger have I 0.0000140Hungry I am so 0.0000010I am so hungry 0.0000015Have I that hunger 0.0000200

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Sistemas de Traducao EstatısticaSistemas de Traducao baseada em Exemplos

Exemplo do processo SMT

Que hambre tengo yo

Geracao estatıstica de traducoes e avaliacao com modelocompleto:

What hunger have I 0.0000140× 0.00000100Hungry I am so 0.0000010× 0.00000140I am so hungry 0.0000015× 0.00010000Have I that hunger 0.0000200× 0.00000098

Validacao arg maxe P(e)× P(s|e)

I am so hungry

(Knight, 2004a)

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Sistemas de Traducao EstatısticaSistemas de Traducao baseada em Exemplos

Traducao baseada em exemplos

TextoL.O.

Texto bilingue

L.O. / L.D.

TextoL.D.

matching

Corpora

recombinação

FragmentosL.D.

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Sistemas de Traducao EstatısticaSistemas de Traducao baseada em Exemplos

Problemas na EBMT

Principais problemas da EBMT:

procurar as maiores concordancias (matches) exactas deporcoes de texto a ser traduzido;

combinar as traducoes posteriormente;

e, para que isto funcione, e preciso determinar que pedaco datraducao na base de exemplos corresponde a porcao de textoque foi realmente encontrado (matched).

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Sistemas de Traducao EstatısticaSistemas de Traducao baseada em Exemplos

EBMT vs SMT

Os sistemas baseados em estatıstica, sendo baseados em corpora,estao muito perto dos sistemas baseados em exemplos:

tal como os baseados em exemplos, sao treinados em corporaparalelos;

ao contrario dos baseados em exemplos, nao armazenam osexemplos originais depois de treinados;

(Brown, 2002)

Embora tenha existido uma separacao inicial na abordagem, cadavez mais se fala em Traducao Estatıstica ou Traducao Baseada emDados referindo-se ao uso conjunto destas tecnicas.

(Simoes, 2009)

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Ferramentas Concretas

Traducao baseada em regras

traducao directa;(Systran, originalmente)

traducao por regras de transferencia;(Systran, Logos/OpenLogos, Reverso, Apertium)

traducao interlıngua;(EUROTRA)

Traducao orientada aos dados

traducao estatıstica;(Pharaoh/Moses/Phramer)

traducao baseada em exemplos;(Gaijin/MaTrEx, EDGAR)

Abordagens Hıbridas(Pangloss Mark III)

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TA orientada aos dadosConclusoes

Conclusoes

Aproveitar experiencia das abordagens baseadas em regras:

regras ja destiladas;recursos ja produzidos;

Aproveitar recursos bilingues existentes:

extrair dicionarios;extrair regras de traducao;extrair dados estatısticos sobre a traducao

Unir abordagens para ter sucesso.

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