relext 0.0.4

RelExt: A Tool for Relation Extraction from Text.

RelExt

RelExt: Text Relation Extraction toolkit. 文本关系抽取工具。

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Question

文本关系抽取咋做？

Solution

文本关系抽取结果为三元组（triple），是一种图数据结构，知识图谱的最小单元，表示两个节点及它们之间的关系，即node1，edge，node2。

语言学上，提取句子主干，如"姚明是李秋平的徒弟"主干为（姚明，徒弟，李秋平），形式化表示为（主语，谓语，宾语），也称为SPO（subject，predicate，object）三元组，还有主谓宾（SVO）三元组（姚明，是，徒弟），均是三元组。

不同结构化程度的文本，关系抽取(三元组抽取)方法不一样：

• 结构化文本：映射规则即可转化为三元组，相对简单，业务依赖强。此处不展开讨论。
• 非结构化文本：关系抽取包括两个子任务，实体识别，实体关系分类。三元组抽取模型分为以下两类，
  1. pipeline模型：先基于序列标注模型识别文本的实体，再用分类器识别实体间的关系。优点：各模型单独训练，模型准确率高，需要训练样本少， 适合冷启动；缺点：误差传递，实体识别错误会传递到关系抽取过程中，模型分开训练未充分利用实体信息。
  2. 联合（joint）模型：实体识别模型和实体关系分类模型整合到一个模型，共享底层特征、二者损失值联合训练。优点：误差传递小，模型推理快； 缺点：需要大量训练样本，模型复杂，当前英文公共数据集准确率64%左右。

语言学方法

依据语言学的句法依存分析，语义角色分析，实体和核心词分析，抽取文本的实体关系，得到实体关系三元组。

• 基于HanLP的srl语义角色标注分析，抽取句子中的（核心）谓词，施事者，受事者，确定为三元组
• 基于HanLP的dep句法依存分析，抽取主谓宾三元组
• 基于HanLP的ner实体识别，抽取文章实体词
• 基于TextRank图模型抽取文章核心关键词
• 基于文章TF词频抽取高频词

Pipeline方法

• 实体抽取: 从一个句子中识别出实体词（entity），判断两个实体词是否有关系。参考NER识别任务NER-models
• 实体关系分类: 判断句子中两个entity是哪种关系，属于多分类问题。

主要是解决实体关系分类问题，本质是文本分类问题，网络结构的设计更多是考虑句子中哪些部分对relation label有更大贡献，大体思想如下：

• 基于Selective Attention引入Attention机制，利用Attention权重对不同bag（数据中包含两个entity的所有句子称为一个Bag）内的句子赋予不同的权重，这样既可以过滤噪声，也可以充分利用信息。
• 基于Memory Network做关系抽取，考虑句子中不同词对relation label的影响程度不同，以及relation label之间的依赖关系。
• 基于Bert模型先做实体识别，然后做实体对关系分类，此处NER识别准确率大概90%左右，还会出现大量无意义实体对，再做存在关系识别，并抽取实体subject和object。

Joint方法

实体识别与实体关系分类一起做的融合模型：

• Seq2Seq Model
• Transformer
• T5(UIE)

Feature

语言学方法

依存句法的三元组抽取

1. 对句子粗粒度分词，依次对句中各词生成一个该词的依存句法的儿子节点（node），存储节点关系和对应儿子词的位置；
2. 对每个词生成一个该词的父子数组的依存结构，主要是记录该词的词性、父节点的词性以及他们之间的关系；
3. 循环每个词，找到具有动宾关系，并进行提取主谓宾三元组；
4. 过滤，对于提取的主谓宾词，需要在里面寻找具有相关依存结构的词，剔除不需要的词。

语义角色标注的三元组抽取

利用HanLP的语义角色标注（srl）对句子进行标注，统计是否存在施事者，谓词，受事者结构，存在则抽取三元组，否则换依存句法进行抽取。

Pipeline方法

Bert模型

一般事先给定schema，在指定的subject、predicate、object范围内识别句子的三元组。

1. 对文本的所有实体词抽取出来，然后确定句子中存在哪些实体关系，基于Bert多分类模型识别命中的关系概率（各关系互不冲突，使用sigmoid）；
2. 关系元素抽取，枚举第一步预测的每个属性，从句子中标注subject和object，基于Bert的CRF模型输出BIO序列标注预测结果。

Joint方法

Seq2Seq模型

1. 样本：人工标注样本[Baidu Information Extraction](#Baidu Information Extraction)SAOKE数据集，样本量4.6万，人工评估准确率89.5%，召回率92.2%，
2. 模型：训练Seq2Seq的端到端模型Logician,
3. 效果：评估训练的Logician模型，在开放域信息抽取，包括动词介词，名词性短语，描述性短语和上下位关系抽取，paper效果F1：0.431。

Install

本项目基于 Python 3.6+.

安装：

pip install paddlepaddle-gpu # pip install paddlepaddle  for cpu
pip install relext

or

pip install paddlepaddle-gpu # pip install paddlepaddle  for cpu
git clone https://github.com/shibing624/relext.git
cd relext
pip install --no-deps .

Usage

语言学方法

实体关系抽取结果是得到三元组（triple）。

示例base_demo.py

import sys

sys.path.append('..')
from relext import RelationExtract

article = """
咸阳市公安局在解放路街角捣毁一传销窝点，韩立明抓住主犯姚丽丽立下二等功。彩虹分局西区派出所民警全员出动查处有功。
          """

m = RelationExtract()
triples = m.extract(article)
print(triples)

output:

{
'keyword': [['窝点', '', '关键词'], ['传销', '', '关键词'], ['韩立明', '', '关键词'], ['街角', '', '关键词'], ['抓住', '', '关键词'], ['捣毁', '', '关键词'], ['民警', '', '关键词'], ['查处', '', '关键词'], ['出动', '', '关键词'], ['全员', '', '关键词']],
'freq': [['咸阳市公安局', '', '高频词'], ['解放路', '', '高频词'], ['街角', '', '高频词'], ['捣毁', '', '高频词'], ['传销', '', '高频词'], ['窝点', '', '高频词'], ['韩立明', '', '高频词'], ['抓住', '', '高频词'], ['主犯', '', '高频词'], ['姚丽丽', '', '高频词']],
'ner': [['咸阳市公安局', '机构名', '实体词'], ['解放路', '地名', '实体词'], ['韩立明', '人名', '实体词'], ['姚丽丽', '人名', '实体词']],
'coexist': [['姚丽丽', '', '韩立明'], ['姚丽丽', '', '解放路'], ['姚丽丽', '', '咸阳市公安局'], ['韩立明', '', '姚丽丽'], ['韩立明', '', '解放路'], ['韩立明', '', '咸阳市公安局'], ['解放路', '', '姚丽丽'], ['解放路', '', '韩立明'], ['解放路', '', '咸阳市公安局'], ['咸阳市公安局', '', '姚丽丽'], ['咸阳市公安局', '', '韩立明'], ['咸阳市公安局', '', '解放路']],
'ner_keyword': [['姚丽丽', '', '窝点'], ['韩立明', '', '捣毁'], ['韩立明', '', '窝点'], ['咸阳市公安局', '', '窝点'], ['姚丽丽', '', '韩立明'], ['咸阳市公安局', '', '街角'], ['姚丽丽', '', '捣毁'], ['解放路', '', '街角'], ['咸阳市公安局', '', '韩立明'], ['韩立明', '', '街角'], ['解放路', '', '抓住'], ['姚丽丽', '', '传销'], ['解放路', '', '窝点'], ['姚丽丽', '', '街角'], ['咸阳市公安局', '', '传销'], ['姚丽丽', '', '抓住'], ['解放路', '', '捣毁'], ['咸阳市公安局', '', '抓住'], ['咸阳市公安局', '', '捣毁'], ['韩立明', '', '传销'], ['韩立明', '', '抓住'], ['解放路', '', '韩立明'], ['解放路', '', '传销']],
'svo': [['咸阳市公安局', '捣毁', '窝点'], ['韩立明', '抓住', '姚丽丽']],
'event': [['韩立明', '抓住', '主犯姚丽丽'], ['韩立明', '立', '二等功']]}

PS:

• event: 施事者，谓语主词，受事者三元组
• svo: 主谓宾三元组
• keyword: 关键词
• freq: 高频词
• ner: 实体词
• coexist: 实体共现词
• ner_keyword: 实体与关键词的关联词

深度模型方法

基于深度模型及标注样本训练模型，抽取文本实体间的关系。

示例deepmodel_demo.py

import sys

sys.path.append('..')
from relext import RelationExtract

article = """
咸阳市公安局在解放路街角捣毁一传销窝点，韩立明抓住主犯姚丽丽立下二等功。彩虹分局西区派出所民警全员出动查处有功。
          """

m = RelationExtract(model_path='')
triples = m.extract(article)
print(triples)

示例效果

示例article_triples_demo.py

1. 雷洋嫖娼事件

2. 南京胖哥事件

Dataset

SemEval 2010 Task 8 数据集

数据样例：

The <e1>microphone</e1> converts sound into an electrical <e2>signal</e2>.
Cause-Effect(e1,e2)
Comment:

格式：每个case有三行，第一行是sentence，第二行是两个entity的relation，第三行是备注。

Baidu Information Extraction 数据集

官方下载地址：Information Extraction

数据样例：

{
  "natural": "唐娜·凯伦（Donna Karan）出生于纽约长岛，对纽约这个世界大都会有着一份特殊的感悟。",
  "logic": [
    {
      "subject": "唐娜·凯伦",
      "predicate": "出生于",
      "object": [
        "长岛",
        ...
      ]
    },
    {
      "subject": "长岛",
      "predicate": "IN",
      "object": [
        "纽约",
        ...
      ]
    },
    ...
  ]
}

Contact

• Issue(建议)：
• 邮件我：xuming: [e-mail]
• 微信我： 加我微信号：xuming624, 备注：个人名称-NLP 进NLP交流群。

Cite

如果你在研究中使用了relext，请按如下格式引用：

@software{relext,
  author = {Xu Ming},
  title = {relext: A Tool for Relation Extraction from Text},
  year = {2021},
  url = {https://github.com/shibing624/relext},
}

License

授权协议为 The Apache License 2.0，可免费用做商业用途。请在产品说明中附加relext的链接和授权协议。

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项目代码还很粗糙，如果大家对代码有所改进，欢迎提交回本项目，在提交之前，注意以下两点：

• 在tests添加相应的单元测试
• 使用python -m pytest来运行所有单元测试，确保所有单测都是通过的

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Reference

• Lin,(2016). Neural Relation Extraction with Selective Attention over Instances.ACL
• Feng,(2017). Effective Deep Memory Networks for Distant Supervised Relation Extraction. IJCAI
• Baidu,(2019). Logician: A Unified End-to-End Neural Approach for Open-Domain Information Extraction
• Alexander Schutz,(2005). RelExt- A Tool for Relation Extraction from Text in Ontology Extension
• TextGrapher
• pytorch-relation-extraction
• Information-Extraction-Chinese
• Entity-Relation-Extraction
• 2019语言与智能技术竞赛