如何用一种级联的并解决嵌套的实体的三元组抽取模型？

前言

关系抽取是自然语言处理中一个比较基础的任务，除了关系抽取之外还有类似的任务如：属性抽取等。这些任务也都可看成三元组抽取，即（subject，predicate，object）。常见的抽取范式包含：

基于pipeline的分布抽取方式，在已知两个实体subject和object，去预测predicate。

联合抽取方式，一个模型同时将subject，predicate和object抽取出来。

「现实的场景中还存在重叠关系情况，那么针对这种情况该如何解决呢？」，ACL2020有一篇论文：A Novel Cascade Binary Tagging Framework for Relational Triple Extraction[1]介绍了如何一种级联的并解决嵌套的实体的三元组（文中介绍的是关系抽取）抽取模型。下面我们来看看这篇论文介绍的内容。

背景

早期基于pipeline的方法首先识别出语句中的所有实体，然后在对所有的实体对分类。这种方式的一个缺点是：实体识别过程中的误差会被引入到关系抽取的环节中，如下图中的Normal情况。

现有的联合抽取模型中不能够有效地解决：一个句子包含多个相互重叠的关系三元组。如下图中的EPO和SEO。

前言

关系抽取是自然语言处理中一个比较基础的任务，除了关系抽取之外还有类似的任务如：属性抽取等。这些任务也都可看成三元组抽取，即（subject，predicate，object）。常见的抽取范式包含：

基于pipeline的分布抽取方式，在已知两个实体subject和object，去预测predicate。

联合抽取方式，一个模型同时将subject，predicate和object抽取出来。

「现实的场景中还存在重叠关系情况，那么针对这种情况该如何解决呢？」，ACL2020有一篇论文：A Novel Cascade Binary Tagging Framework for Relational Triple Extraction[1]介绍了如何一种级联的并解决嵌套的实体的三元组（文中介绍的是关系抽取）抽取模型。下面我们来看看这篇论文介绍的内容。

背景

早期基于pipeline的方法首先识别出语句中的所有实体，然后在对所有的实体对分类。这种方式的一个缺点是：实体识别过程中的误差会被引入到关系抽取的环节中，如下图中的Normal情况。

现有的联合抽取模型中不能够有效地解决：一个句子包含多个相互重叠的关系三元组。如下图中的EPO和SEO。

EPO（Entity Pair Overlap）实体对的重叠，换句话说一个实体对包含多种关系，文中的例子就是一个人同时担任一部电影中的导演和演员的角色。

SEO（Single Entity Overlap）单个实体的重叠，就是有多个关系共享一个实体。

在2020年，预训练模型大行其道的时期下，文中也是结合了Bert模型完成文本的特征抽取工作。文中的模型在当时也达到了sota水平，下面我们看看模型的具体内容。

模型结构

关系三元组提取的目标是识别句子中所有可能的三元组(主语、关系、宾语)，其中一些三元组可能与主语或宾语共享相同的实体。数学表达如下：

具体如下：

BERT Encoder

在编码器模块中，使用预训练Bert模型提取语句的特征为，作为接下来的tagging模块的输入。

Cascade Decoder

该模块主要分为两个部分，首先从输入的语句中监测出subjects，即Subject Tagger。接着对候选的subject，检查其可能的所有关系类型，即Relation-Specific Object Taggers。

Subject Tagger

在这个模块中主要去识别输入语句中可能存在的subjects。每一个token会输出两个结果：start和end，通过为每个token分配一个二进制标记(0/1)来分别检测subject的开始和结束位置，该标记指示当前标记是否对应于subject的开始或结束位置。subject标记器对每个token的详细操作如下:

其中：

总结

实验效果如下图：





审核编辑：刘清