Commit fbf70844 by 曹润柘

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\label{eq:s-word-gen-prob}
\end{eqnarray}
把公式\ref{eq:s-len-gen-prob}\ref{eq:s-word-gen-prob}\ref{eq:6-1} 重新带入公式$\funp{P}(\vectorn{\emph{s}},\vectorn{\emph{a}}|\vectorn{\emph{t}})=\funp{P}(m|\vectorn{\emph{t}})\prod_{j=1}^{m}{\funp{P}(a_j|a_1^{j-1},s_1^{j-1},m,\vectorn{\emph{t}})}$\\${\funp{P}(s_j|a_1^{j},s_1^{j-1},m,\vectorn{\emph{t}})}$$\funp{P}(\vectorn{\emph{s}}|\vectorn{\emph{t}})= \sum_{\vectorn{\emph{a}}}\funp{P}(\vectorn{\emph{s}},\vectorn{\emph{a}}|\vectorn{\emph{t}})$,可以得到IBM模型2的数学描述:
把公式\eqref{eq:6-1}\eqref{eq:s-len-gen-prob}\eqref{eq:s-word-gen-prob} 重新带入公式$\funp{P}(\vectorn{\emph{s}},\vectorn{\emph{a}}|\vectorn{\emph{t}})=\funp{P}(m|\vectorn{\emph{t}})\prod_{j=1}^{m}{\funp{P}(a_j|a_1^{j-1},s_1^{j-1},m,\vectorn{\emph{t}})}$\\${\funp{P}(s_j|a_1^{j},s_1^{j-1},m,\vectorn{\emph{t}})}$$\funp{P}(\vectorn{\emph{s}}|\vectorn{\emph{t}})= \sum_{\vectorn{\emph{a}}}\funp{P}(\vectorn{\emph{s}},\vectorn{\emph{a}}|\vectorn{\emph{t}})$,可以得到IBM模型2的数学描述:
\begin{eqnarray}
\funp{P}(\vectorn{\emph{s}}| \vectorn{\emph{t}}) & = & \sum_{\vectorn{\emph{a}}}{\funp{P}(\vectorn{\emph{s}},\vectorn{\emph{a}}| \vectorn{\emph{t}})} \nonumber \\
& = & \sum_{a_1=0}^{l}{\cdots}\sum _{a_m=0}^{l}{\varepsilon}\prod_{j=1}^{m}{a(a_j|j,m,l)f(s_j|t_{a_j})}
\label{eq:6-4}
\end{eqnarray}
\parinterval 类似于模型1,模型2的表达式\ref{eq:6-4}也能被拆分为两部分进行理解。第一部分:遍历所有的$\vectorn{\emph{a}}$;第二部分:对于每个$\vectorn{\emph{a}}$累加对齐概率$\funp{P}(\vectorn{\emph{s}},\vectorn{\emph{a}}| \vectorn{\emph{t}})$,即计算对齐概率$a(a_j|j,m,l)$和词汇翻译概率$f(s_j|t_{a_j})$对于所有源语言位置的乘积。
\parinterval 类似于模型1,模型2的表达式\eqref{eq:6-4}也能被拆分为两部分进行理解。第一部分:遍历所有的$\vectorn{\emph{a}}$;第二部分:对于每个$\vectorn{\emph{a}}$累加对齐概率$\funp{P}(\vectorn{\emph{s}},\vectorn{\emph{a}}| \vectorn{\emph{t}})$,即计算对齐概率$a(a_j|j,m,l)$和词汇翻译概率$f(s_j|t_{a_j})$对于所有源语言位置的乘积。
\parinterval 同样的,模型2的解码及训练优化和模型1的十分相似,在此不再赘述,详细推导过程可以参看{\chapterfive}解码及计算优化部分。这里直接给出IBM模型2的最终表达式:
\begin{eqnarray}
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\parinterval 这里用图\ref{fig:6-4}的例子对公式进行说明。在IBM模型1-2中,单词的对齐都是与单词所在的绝对位置有关。但在HMM词对齐模型中,``你''对齐到``you''被形式化为$\funp{P}(a_{j}|a_{j-1},l)= P(5|4,5)$,意思是对于源语言位置$3(j=3)$上的单词,如果它的译文是第5个目标语言单词,上一个对齐位置是$4(a_{2}=4)$,对齐到目标语言位置$5(a_{j}=5)$的概率是多少?理想的情况下,通过$\funp{P}(a_{j}|a_{j-1},l)$,``你''对齐到``you''应该得到更高的概率,并且由于源语言单词``对''和``你''距离很近,因此其对应的对齐位置``with''和``you''的距离也应该很近。
\parinterval 把公式$\funp{P}(s_j|a_1^{j},s_1^{j-1},m,\vectorn{\emph{t}}) \equiv f(s_j|t_{a_j})$\ref{eq:6-6}重新带入公式$\funp{P}(\vectorn{\emph{s}},\vectorn{\emph{a}}|\vectorn{\emph{t}})=\funp{P}(m|\vectorn{\emph{t}})$\\$\prod_{j=1}^{m}{\funp{P}(a_j|a_1^{j-1},s_1^{j-1},m,\vectorn{\emph{t}})\funp{P}(s_j|a_1^{j},s_1^{j-1},m,\vectorn{\emph{t}})}$$\funp{P}(\vectorn{\emph{s}}|\vectorn{\emph{t}})= \sum_{\vectorn{\emph{a}}}\funp{P}(\vectorn{\emph{s}},\vectorn{\emph{a}}|\vectorn{\emph{t}})$,可得HMM词对齐模型的数学描述:
\parinterval 把公式$\funp{P}(s_j|a_1^{j},s_1^{j-1},m,\vectorn{\emph{t}}) \equiv f(s_j|t_{a_j})$\eqref{eq:6-6}重新带入公式$\funp{P}(\vectorn{\emph{s}},\vectorn{\emph{a}}|\vectorn{\emph{t}})=\funp{P}(m|\vectorn{\emph{t}})$\\$\prod_{j=1}^{m}{\funp{P}(a_j|a_1^{j-1},s_1^{j-1},m,\vectorn{\emph{t}})\funp{P}(s_j|a_1^{j},s_1^{j-1},m,\vectorn{\emph{t}})}$$\funp{P}(\vectorn{\emph{s}}|\vectorn{\emph{t}})= \sum_{\vectorn{\emph{a}}}\funp{P}(\vectorn{\emph{s}},\vectorn{\emph{a}}|\vectorn{\emph{t}})$,可得HMM词对齐模型的数学描述:
\begin{eqnarray}
\funp{P}(\vectorn{\emph{s}}| \vectorn{\emph{t}})=\sum_{\vectorn{\emph{a}}}{\funp{P}(m|\vectorn{\emph{t}})}\prod_{j=1}^{m}{\funp{P}(a_{j}|a_{j-1},l)f(s_{j}|t_{a_j})}
\label{eq:6-7}
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\noindent 其中,$\mu( \cdot )$是隐马尔可夫模型的参数,可以通过训练得到。
\parinterval 需要注意的是,公式\ref{eq:6-7}之所以被看作是一种隐马尔可夫模型,是由于其形式与标准的一阶隐马尔可夫模型无异。$\funp{P}(a_{j}|a_{j-1},l)$可以被看作是一种状态转移概率,$f(s_{j}|t_{a_j})$可以被看作是一种发射概率。关于隐马尔可夫模型具体的数学描述也可参考{\chapterthree}中的相关内容。
\parinterval 需要注意的是,公式\eqref{eq:6-7}之所以被看作是一种隐马尔可夫模型,是由于其形式与标准的一阶隐马尔可夫模型无异。$\funp{P}(a_{j}|a_{j-1},l)$可以被看作是一种状态转移概率,$f(s_{j}|t_{a_j})$可以被看作是一种发射概率。关于隐马尔可夫模型具体的数学描述也可参考{\chapterthree}中的相关内容。
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\funp{P}(\pi_{ik} = j |\pi_{i1}^{k-1},\pi_{1}^{i-1},\tau_{0}^{l},\varphi_{0}^{l},\vectorn{\emph{t}}) & = & d(j|i,m,l) \label{eq:6-12}
\end{eqnarray}
\parinterval 通常把$d(j|i,m,l)$称为扭曲度函数。这里$\funp{P}(\varphi_i|\varphi_1^{i-1},\vectorn{\emph{t}})={\funp{P}(\varphi_i|t_i)}$${\funp{P}(\pi_{ik}=j|\pi_{i1}^{k-1},}$ $\pi_{1}^{i-1},\tau_0^l,\varphi_0^l,\vectorn{\emph{t}})=d(j|i,m,l)$仅对$1 \le i \le l$成立。这样就完成了图\ref{fig:6-7}中第1、 3和4部分的建模。
\parinterval 通常把$d(j|i,m,l)$称为扭曲度函数。这里$\funp{P}(\varphi_i|\varphi_1^{i-1},\vectorn{\emph{t}})={\funp{P}(\varphi_i|t_i)}$${\funp{P}(\pi_{ik}=j|\pi_{i1}^{k-1},}$ $\pi_{1}^{i-1},\tau_0^l,\varphi_0^l,\vectorn{\emph{t}})=d(j|i,m,l)$仅对$1 \le i \le l$成立。这样就完成了图\ref{fig:6-7}中第1、3和4部分的建模。
\parinterval 对于$i=0$的情况需要单独进行考虑。实际上,$t_0$只是一个虚拟的单词。它要对应$\vectorn{\emph{s}}$中原本为空对齐的单词。这里假设:要等其他非空对应单词都被生成(放置)后,才考虑这些空对齐单词的生成(放置)。即非空对单词都被生成后,在那些还有空的位置上放置这些空对的源语言单词。此外,在任何的空位置上放置空对的源语言单词都是等概率的,即放置空对齐源语言单词服从均匀分布。这样在已经放置了$k$个空对齐源语言单词的时候,应该还有$\varphi_0-k$个空位置。如果第$j$个源语言位置为空,那么
......@@ -385,7 +385,7 @@ p_0+p_1 & = & 1 \label{eq:6-21}
\label{eq:6-25}
\end{eqnarray}
\noindent 这里,因子$1-\delta(v_j, v_{j-1})$是用来判断第$j$个位置是不是为空。如果第$j$个位置为空则$v_j = v_{j-1}$,这样$\funp{P}(\pi_{[i]1}=j|\pi_1^{[i]-1}, \tau_0^l, \varphi_0^l, \vectorn{\emph{t}}) = 0$。这样就从模型上避免了模型3和模型4中生成不存在的字符串的问题。这里还要注意的是,对于放置第一个单词的情况,影响放置的因素有$v_j$$B(s_i)$$v_{j-1}$。此外还要考虑位置$j$放置了第一个源语言单词以后它的右边是不是还有足够的位置留给剩下的$k-1$个源语言单词。参数$v_m-(\varphi_{[i]}-1)$正是为了考虑这个因素,这里$v_m$表示整个源语言句子中还有多少空位置,$\varphi_{[i]}-1$ 表示源语言位置$j$右边至少还要留出的空格数。对于放置非第一个单词的情况,主要是要考虑它和前一个放置位置的相对位置。这主要体现在参数$v_j-v_{\varphi_{[i]}k-1}$上。式\ref{eq:6-25} 的其他部分都可以用上面的理论解释,这里不再赘述。
\noindent 这里,因子$1-\delta(v_j, v_{j-1})$是用来判断第$j$个位置是不是为空。如果第$j$个位置为空则$v_j = v_{j-1}$,这样$\funp{P}(\pi_{[i]1}=j|\pi_1^{[i]-1}, \tau_0^l, \varphi_0^l, \vectorn{\emph{t}}) = 0$。这样就从模型上避免了模型3和模型4中生成不存在的字符串的问题。这里还要注意的是,对于放置第一个单词的情况,影响放置的因素有$v_j$$B(s_i)$$v_{j-1}$。此外还要考虑位置$j$放置了第一个源语言单词以后它的右边是不是还有足够的位置留给剩下的$k-1$个源语言单词。参数$v_m-(\varphi_{[i]}-1)$正是为了考虑这个因素,这里$v_m$表示整个源语言句子中还有多少空位置,$\varphi_{[i]}-1$ 表示源语言位置$j$右边至少还要留出的空格数。对于放置非第一个单词的情况,主要是要考虑它和前一个放置位置的相对位置。这主要体现在参数$v_j-v_{\varphi_{[i]}k-1}$上。式\eqref{eq:6-25} 的其他部分都可以用上面的理论解释,这里不再赘述。
\parinterval 实际上,模型5和模型4的思想基本一致,即,先确定$\tau_{[i]1}$的绝对位置,然后再确定$\tau_{[i]}$中剩余单词的相对位置。模型5消除了产生不存在的句子的可能性,不过模型5的复杂性也大大增加了。
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