Статья Ark Innovation от Рахула.

В сегодняшнюю цифровую эпоху способность обрабатывать и понимать человеческий язык становится все более важной. Обработка естественного языка (NLP) — это подраздел искусственного интеллекта (ИИ), который фокусируется на том, чтобы позволить компьютерам понимать, интерпретировать и генерировать человеческий язык. НЛП имеет широкий спектр приложений, от чат-ботов и виртуальных помощников до анализа настроений и машинного перевода. В этом сообщении блога мы углубимся в работу НЛП и предоставим пример кода, чтобы продемонстрировать его практическую реализацию.

Понимание обработки естественного языка

По своей сути НЛП стремится преодолеть разрыв между человеческим языком и машинным языком. Процесс включает несколько этапов, каждый из которых способствует общему пониманию текстовых данных. Давайте рассмотрим ключевые компоненты НЛП:

  1. Токенизация. Первым шагом в НЛП является разбиение заданного текста на более мелкие значимые единицы, называемые токенами. Токены могут быть словами, фразами или даже отдельными символами. Токенизация помогает организовать текст для дальнейшего анализа.
  2. Тегирование части речи (POS): тегирование POS включает в себя присвоение грамматических тегов каждому токену в тексте. Эти теги указывают роль слова в предложении (например, существительное, глагол, прилагательное и т. д.). Маркировка POS необходима для понимания синтаксической структуры предложения.
  3. Распознавание именованных объектов (NER): NER идентифицирует и классифицирует именованные объекты в тексте, такие как имена людей, организации, местоположения, даты и т. д. Извлекая эту информацию, NER помогает в задачах поиска информации и извлечения знаний.
  4. Анализ настроений. Анализ настроений направлен на определение основных настроений или мнений, выраженных в фрагменте текста. Он может классифицировать текст как положительный, отрицательный или нейтральный. Анализ настроений находит широкое применение в анализе отзывов клиентов, мониторинге брендов и аналитике социальных сетей.
  5. Моделирование языка. Моделирование языка включает в себя создание статистических моделей, которые фиксируют распределение вероятностей слов в данном языке. Эти модели используются для таких задач, как автозаполнение, машинный перевод и распознавание речи.
  6. Машинный перевод: Машинный перевод использует методы НЛП для автоматического перевода текста с одного языка на другой. Он включает в себя такие задачи, как выравнивание слов, извлечение фраз и создание языка.

Пример кода: анализ настроений с использованием Python и NLTK

Чтобы проиллюстрировать практическую реализацию NLP, давайте рассмотрим пример кода для анализа настроений с использованием Python и Natural Language Toolkit (NLTK), популярной библиотеки для NLP.

import nltk
from nltk.sentiment import SentimentIntensityAnalyzer

# Initialize the sentiment analyzer
sia = SentimentIntensityAnalyzer()

# Define a sample text
text = "I love writing blogs for Ark Innovations!"

# Analyze the sentiment of the text
sentiment = sia.polarity_scores(text)

# Print the sentiment scores
print(sentiment)

В приведенном выше фрагменте кода мы импортируем необходимые модули из NLTK. Затем мы инициализируем анализатор настроений с помощью класса SentimentIntensityAnalyzer(). Затем мы определяем образец текста, который мы хотим проанализировать polarity_scores(). Наконец, мы используем этот метод для получения оценок настроений, которые включают положительные, отрицательные и нейтральные значения. Затем код выводит эти оценки тональности на консоль.

Пример из практики: классификация болезней на основе медицинских текстовых отчетов

В этом тематическом исследовании мы создадим модель машинного обучения для классификации медицинских текстовых отчетов по различным категориям заболеваний. Мы будем использовать набор данных, который содержит медицинские отчеты вместе с соответствующими ярлыками заболеваний. Наша цель — разработать модель, которая сможет точно классифицировать новые, невидимые медицинские отчеты по соответствующей категории заболеваний.

import pandas as pd
import nltk
from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.svm import SVC
from sklearn.metrics import classification_report

# Load the medical reports dataset
reports_df = pd.read_csv('medical_reports.csv')

# Prepare the data
X = reports_df['report_text']
y = reports_df['disease_category']

# Split the data into training and testing sets
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)

# Preprocess the text data
nltk.download('punkt')

# Create a TF-IDF vectorizer
vectorizer = TfidfVectorizer(stop_words='english', tokenizer=nltk.word_tokenize)

# Vectorize the training data
X_train_vectorized = vectorizer.fit_transform(X_train)

# Train the Support Vector Machine (SVM) classifier
svm_classifier = SVC(kernel='linear')
svm_classifier.fit(X_train_vectorized, y_train)

# Vectorize the testing data
X_test_vectorized = vectorizer.transform(X_test)

# Make predictions on the testing data
y_pred = svm_classifier.predict(X_test_vectorized)

# Evaluate the performance of the model
print(classification_report(y_test, y_pred))

OUTPUT:
               precision    recall  f1-score   support

    Disease1       0.85      0.90      0.87       150
    Disease2       0.72      0.65      0.68        80
    Disease3       0.93      0.95      0.94       200

     accuracy                           0.87       430
    macro avg       0.83      0.83      0.83       430
 weighted avg       0.87      0.87      0.87       430

Оценка точности представляет собой общую точность модели в прогнозировании категории заболевания для тестовых данных.

Обратите внимание, что приведенный выше вывод является образцом представления, и фактический вывод будет зависеть от вашего конкретного набора данных и производительности модели.

Заключение

Обработка естественного языка играет ключевую роль в том, чтобы компьютеры могли понимать и работать с человеческим языком. Каждый компонент НЛП, от токенизации до анализа настроений, способствует общему пониманию и обработке текстовых данных. Как видно из примера кода, Python и библиотеки, такие как NLTK, предоставляют мощные инструменты для реализации алгоритмов и приложений NLP.

С ростом спроса на интеллектуальные системы обработки языка НЛП продолжает развиваться и совершенствоваться. По мере того, как исследователи и разработчики раздвигают границы НЛП, мы можем ожидать дальнейшего прогресса в моделях.