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ChatGPT掀起的NLP大语言模型热浪,不仅将各家科技巨头和独角兽们推向风口浪尖,在它背后的神经网络也被纷纷热议。但实际上,除了神经网络之外,知识图谱在AI的发展历程中也被寄予厚望。自然语言处理是如何伴随人工智能各个流派不断发展、沉淀,直至爆发的?本文作者将带来他的思考。作者 | 王文广出品 | 新程序员自ChatGPT推出以来,不仅业内津津乐道并纷纷赞叹自然语言处理(Natural Language Processing, NLP)大模型的魔力,更有探讨通用人工智能(Artificial general intelligence,AGI)的奇点来临。有报道说Google CEO Sundar Pichai发出红色警报(Red code)并促使了谷歌创始人佩奇与布林的回归,以避免受到颠覆性的影响[1][2][3]。同时,根据路透社的报道,ChatGPT发布仅两个月就有1亿用户参与狂欢,成为有史以来用户增长最快的产品[4]。本文以ChatGPT为契机,介绍飞速发展的自然语言处理技术(如图1所示)。 图1 ChatGPT引发 Google“红色警报” [1][2][3]从机器翻译到ChatGPT:自然语言处理的进化自然语言处理的历史可以追溯到1949年,恰好与共和国同龄。但是由香农的学生、数学家Warren Weaver发布的有关机器翻译的研讨备忘录被认为是自然语言处理的起点,比1956年达特茅斯会议提出“人工智能(Artificial Intelligence,AI)” 的概念还略早一些。二十世纪五、六十年代是自然语言处理发展的第一阶段,致力于通过词典、生成语法(图2)和形式语言来研究自然语言,奠定了自然语言处理技术的基础,并使得人们认识到了计算对于语言的重要意义。这个阶段的代表性的成果有1954年自动翻译(俄语到英语)的“Georgetown–IBM实验”,诺姆·乔姆斯基(Noam Chomsky)于1955年提交的博士论文《变换分析(Transformational Analysis)》和1957年出版的著作《句法结构(Syntactic Structures)》等。 图2 句法分析示例,来自《知识图谱:认知智能理论与实战》图4-5,P149[6]在二十世纪六、七十年代,对话系统得到了发展,比如SHRDLU、LUNAR和ELIZA(图3)。麻省理工学院的SHRDLU采用句法分析与“启发式理解器(heuristic understander)”相结合的方法来理解语言并做出响应。LUNAR科学自然语言信息系统(Lunar Sciences Natural Language Information System)则试图通过英语对话的方式来帮助科学家们便捷地从阿帕网(ARPA net)获取信息,这倒像是当前爆火的ChatGPT雏形。ELIZA是那时对话系统的集大成者,集成了关键词识别(图4)、最小上下文挖掘、模式匹配和脚本编辑等功能[5]。 图3 ELIZA对话系统,摘自维基百科ELIZA词条 图4 ELIZA系统中关键词挖掘的流程图[5]随着自然语言处理任务愈加复杂,人们认识到知识的缺乏会导致在复杂任务上难以为继,由此知识驱动人工智能逐渐在二十世纪七、八十年代兴起。语义网络(Semantic Network)和本体(Ontology)是当时研究的热点,其目的是将知识表示成机器能够理解和使用的形式,并最终发展为现在的知识图谱[6]。在这个阶段,WordNet、CYC等大量本体库被构建,基于本体和逻辑的自然语言处理系统是研究热点。进入二十世纪末二十一世纪初,人们认识到符号方法存在一些问题,比如试图让逻辑与知识覆盖智能的全部方面几乎是不可完成的任务。统计自然语言处理(Statistical NLP)由此兴起并逐渐成为语言建模的核心,其基本理念是将语言处理视为噪声信道信息传输,并通过给出每个消息的观测输出概率来表征传输,从而进行语言建模。相比于符号方法,统计方法灵活性更强,在大量语料支撑下能获得更优的效果。在统计语言建模中,互信息(Mutual Information)可以用于词汇关系的研究,N元语法(N-Gram)模型是典型的语言模型之一,最大似然准则用于解决语言建模的稀疏问题,浅层神经网络也早早就应用于语言建模,隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)和条件随机场(Conditional Random Fields ,CRF)(图5)是这个阶段的扛把子。在搜索引擎的推动下,统计自然语言处理在词法分析、机器翻译、序列标注和语音识别等任务中广泛使用。 图5...