기존의 구문분석 방법은 구구조문법과 의존문법에 기반한 것이 대부분이다. 이러한 구문분석은 다양한 분석 결과들이 분석되는 동안 많은 시간이 소요되며, 잘못된 분석 결과를 찾아 내어 삭제하기(pruning)도 어렵다. 본 논문은 구문분석에 필요한 의존문법을 적용하기 이전에, 단위화(Chunking) 방법을 사용하는 것을 제안한다. 이렇게 함으로써, 의존문법에 적용하는 차트의 수를 줄이게 되고, 의존관계의 설정 범위(scope)도 제한을 가할 수 있으며, 구문분석 속도 또한 빨라지게 된다.
본 논문에서는 기계번역과 의미분석의 전단계로서의 구문분석에 대하여 논한다. 의존 문법에 기반을 둔 구문분석의 효율성을 위하여 한국어 어절에 대한 새로운 해석을 시도하며, 이를 기반으로 한국어 의존관계 파서의 새로운 기본 단위(SynN: Syntactic Node)를 제시한다. 또한 새로운 기본 단위를 구문분석 과정에 적용하는 방법과 그 결과를 보인다. 마지막으로, 구현된 구문분석기를 중간언어 방식 시스템인 한-중 기계번역 시스템에 채용하여 그 성능을 검증한다.
본 논문에서는 온라인 학습을 이용한 한국어 의존구문분석 방법을 제안한다. CoNLL-X에서 1위를 차지한 그래프 기반 의존구문분석 방법을 한국어에 맞게 변형하고, 한국어의 교착어적 특성을 고려해 한국어에 적합한 자질 집합을 제시하였다. 특히 의존트리의 에지(edge)를 단어와 단어간의 의존관계가 아닌 부분트리(partial tree)와 부분트리의 의존관계로 바라보기 위해 부분트리가 공유하고 있는 기능어 정보를 추가 자질로 사용하였다. 또한 한국어의 지배소 후위(head-final) 언어 특성과 투사성(projectivity)을 이용하여 Eisner(1996) 알고리즘을 사용하지 않고도 O($n^3$)의 CYK알고리즘을 사용할 수 있었고, 이를 이용해 최적의 전역해(global optimum)를 찾을 수 있었다. 각 자질을 위한 최적의 가중치 벡터는 온라인 학습방법 중 하나인 Collins(2002)의 averaged perceptron 알고리즘을 사용함으로써 빠르게 모델을 학습할 수 있었다. 제안 모델을 국어정보베이스(KIBS) 말뭉치에 적용한 결과 어절 단위 정확률 88.42%의 높은 성능을 얻을 수 있었다.
구묶음 작업은 문장의 분석을 보다 용이하게 해주는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 한국어 문장의 구조 분석에 유용한 구묶음의 한 기법을 소개한다. 의존명사는 한국어 문장을 매우 복잡하고 길게 만드는 특성이 있다. 의존명사와 그 주변의 관계되는 단어에 대한 구묶음 작업을 통하여 문장의 복잡도를 낮출 수 있으며 이는 다음 분석 단계인 구문분석 작업을 보다. 용이하게 만든다. 본 논문에서는 이러한 목적을 달성하기 위한 의존명사와 관련된 구묶음 처리에 대해서 자세히 알아보았다. 우리는 의존명사의 종류에 따라 매우 다양한 형태의 구묶음 방식을 제안하였다. 실험을 통하여 본 논문에서 제안한 의존명사 관련 구묶음 처리 기법이 구문분석 시스템의 성능을 크게 향상시키는 것을 확인하였다.
의존 구문 분석은 자연어 이해 영역의 대표적인 과제 중 하나이다. 본 논문에서는 한국어 의존 구분 분석의 성능 향상을 위해 Deep Bi-affine Network 와 스택 포인터 네트워크의 앙상블 모델을 제안한다. Bi-affine 모델은 그래프 기반 방식, 스택 포인터 네트워크의 경우 그래프 기반과 전이 기반의 장점을 모두 사용하는 모델로 서로 다른 모델의 앙상블을 통해 성능 향상을 기대할 수 있다. 두 모델 모두 한국어 어절의 특성을 고려한 자질을 사용하였으며 세종 의존 구문 분석 데이터에 대해 UAS 90.60 / LAS 88.26(Deep Bi-affine Network), UAS 92.17 / LAS 90.08(스택 포인터 네트워크) 성능을 얻었다. 두 모델에 대한 앙상블 기법 적용시 추가적인 성능 향상을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 의존문법을 이용해 한국어와 같이 비교적 어순이 자유롭고, 지배성분 후위의 특성을 갖는 언어를 효율적으로 분석할 수 있는 오른쪽 우선 분석 방법을 제안한다. 지배가능경로를 이용하면 생성되는 의존 트리의 수를 줄일 수 있음을 보이며, 의존 관계의 검사를 위해서는 지배가능경로 상의 문장 성분만을 조사하면 됨을 보인다. 한국어에 적용한 실험 결과를 보이며, 각 방식에 따른 비교 기준은 생성되는 외존 트리의 갯수와 분석 수행 시간으로 한다. 이때 한국어 문장성분간의 의존관계는 품사 분류에 의한 기본적인 의존 관계만을 이용하며, 격돌이나 의미 속성 등 추가적인 제약 사항은 이용하지 않는다. 오른쪽 우선 구문 분석은 지배가능경로를 이용함으로써 의존 관계의 빠른 검색을 할 수 있었으며, 문장 지배 성찰을 포함하지 않는 부분 의존 트리를 생성하지 않음으로써 생성되는 의존 트리의 수를 줄일 수 있었다.
의존 구문 분석은 문장 구조를 중심어와 수식어로 이루어진 의존 관계로 표현하는 방법이다. 표현 방식이 간단하고 자유 어순에 적합하기 때문에 한국어와 같이 어순이 자유롭고 문장 성분의 생략이 빈번한 언어에 적합한 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 한국어 의존 구문 분석 연구를 활성화하기 위해 개최된 2018 국어 정보 처리 시스템 경진대회에서 사용된 학습 및 평가 데이터를 간략히 소개하고, 각 참가자들이 제출한 시스템의 결과를 요약한다.
한국어 처리에서 구문분석기에 대한 요구는 많은 반면 성능의 한계와 강건함의 부족으로 인해 채택되지 못하는 것이 현실이다. 본 연구는 구문분석을 레이블링 문제로 전환하여 성능, 속도, 강건함을 모두 실현한 시스템에 대해서 설명한다. 우리는 다단계 구 단위화(Cascaded Chunking)를 통해 한국어 구문분석을 시도한다. 각 단계에서는 어절별 품사 태그와 어절 구문표지를 자질로 사용하고 CRFs(Conditional Random Fields)를 이용하여 최적의 결과를 얻는다. 58,175문장 세종 구문 코퍼스로 10-fold Cross Validation(평균 10.97어절)으로 실험한 결과 평균 86.01%의 구문 정확도를 보였다. 이 결과는 기존에 제안되었던 구문분석기와 대등하거나 우수한 성능이며 기존 구문분석기가 처리하지 못하는 장문도 처리 가능하다.
본 연구는 딥 러닝 기반 의존 구문 분석에서, 학습에 적용하는 손실 함수에 따른 성능을 평가하였다. Pointer Network를 이용한 Left-To-Right 모델을 총 세 가지의 손실 함수(Maximize Golden Probability, Cross Entropy, Local Hinge)를 이용하여 학습시켰다. 그 결과 LH 손실 함수로 학습한 모델이 선행 연구와 같이 MGP 손실 함수로 학습한 것에 비해 UAS/LAS가 각각 0.86%p/0.87%p 상승하였으며, 특히 의존 거리가 먼 경우에 대하여 분석 성능이 크게 향상됨을 확인하였다. 딥러닝 의존 구문 분석기를 구현할 때 학습모델과 입력 표상뿐만 아니라 손실 함수 역시 중요하게 고려되어야 함을 보였다.
초기 자연언어처리에 FNN(Feedforward Neural Network)을 적용한 연구들에 비해 LSTM(Long Short-Term Memory)은 현재 시점의 정보뿐만 아니라 이전 시점의 정보를 담고 있어 문장을 이루는 어절들, 어절을 이루는 형태소 등 순차적인(sequential) 데이터를 처리하는데 좋은 성능을 보인다. 본 논문에서는 스택과 버퍼에 있는 어절을 양방향 LSTM encoding을 이용한 representation으로 표현하여 전이기반 의존구문분석에 적용하여 현재 UAS 89.4%의 정확도를 보였고, 자질 추가 및 정제작업을 통해 성능이 개선될 것으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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