丁 杰，呂學(xué)強(qiáng)，劉克會(huì)

（1.北京信息科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)文化與數(shù)字傳播重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100101；2.北京城市系統(tǒng)工程研究中心，北京100035）

1 引言

專利文獻(xiàn)是當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)最大的信息源，快速有效地利用此信息源，能夠促進(jìn)人類新知識(shí)的傳播和科技成果的普及。術(shù)語(yǔ)是自然語(yǔ)言處理中的一種特殊的詞匯數(shù)據(jù)，與語(yǔ)言中一般的普通詞匯不同，術(shù)語(yǔ)大多數(shù)都是由多個(gè)單詞組成的詞組型術(shù)語(yǔ)，它們對(duì)于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別敏感，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展［1］。在中文專利信息處理過(guò)程中，專利術(shù)語(yǔ)識(shí)別是一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，專利的檢索、專利翻譯等后續(xù)工作都離不開中文專利術(shù)語(yǔ)的識(shí)別。因此，專利術(shù)語(yǔ)識(shí)別質(zhì)量的高低直接影響到專利文獻(xiàn)的應(yīng)用和科學(xué)技術(shù)的普及。

現(xiàn)有的專利術(shù)語(yǔ)抽取方法主要有語(yǔ)言學(xué)方法、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法及統(tǒng)計(jì)學(xué)和語(yǔ)言學(xué)相融合的方法［2］。目前，大部分的研究已經(jīng)從傳統(tǒng)的語(yǔ)言學(xué)方法逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)計(jì)與語(yǔ)言學(xué)相結(jié)合的方法。利用統(tǒng)計(jì)的方法獲取候選術(shù)語(yǔ)，再結(jié)合規(guī)則的方法對(duì)候選術(shù)語(yǔ)進(jìn)行規(guī)則過(guò)濾。其中，文獻(xiàn)［3，4］通過(guò)改進(jìn)的TFIDF模型并經(jīng)權(quán)重計(jì)算和閾值篩選后得到專利術(shù)語(yǔ)集，但是其方法領(lǐng)域針對(duì)性較強(qiáng)，無(wú)法證明在大規(guī)模語(yǔ)料中的通用性。文獻(xiàn)［5～7］等使用條件隨機(jī)場(chǎng)模型CRF（Conditional Random Fields）機(jī)器學(xué)習(xí)方法結(jié)合過(guò)濾規(guī)則對(duì)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行抽取，該方法能顯著提高未登錄術(shù)語(yǔ)的召回率，但是語(yǔ)料的標(biāo)注卻需要消耗大量的人力和時(shí)間。文獻(xiàn)［8，9］通過(guò)統(tǒng)計(jì)和規(guī)則相結(jié)合的方法，構(gòu)建相應(yīng)的規(guī)則庫(kù)并選擇有效的統(tǒng)計(jì)量或機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)中文專利文獻(xiàn)進(jìn)行術(shù)語(yǔ)抽取，但并未考慮上下文的信息。

本文在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)之上，針對(duì)前人研究方法在大規(guī)模語(yǔ)料中的通用性差、語(yǔ)料標(biāo)注費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)，提出了邊界標(biāo)記集的概念，并應(yīng)用邊界標(biāo)記集的獲取無(wú)需人工標(biāo)注、領(lǐng)域獨(dú)立性的特點(diǎn)，提出基于邊界標(biāo)記集的術(shù)語(yǔ)抽取方法。該方法首先根據(jù)文中邊界標(biāo)記集的定義提出邊界標(biāo)記集的構(gòu)造方法；然后使用種子術(shù)語(yǔ)權(quán)重計(jì)算方法抽取候選術(shù)語(yǔ)并結(jié)合術(shù)語(yǔ)部件庫(kù)抽取術(shù)語(yǔ)；最后通過(guò)統(tǒng)計(jì)和規(guī)則的方法對(duì)抽取出的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行過(guò)濾。該方法充分考慮了專利術(shù)語(yǔ)的上下文信息特點(diǎn)，對(duì)抽取長(zhǎng)術(shù)語(yǔ)和短術(shù)語(yǔ)都有較好的效果，可明顯提高術(shù)語(yǔ)抽取的準(zhǔn)確率和召回率。

2 基于邊界標(biāo)記集的專利術(shù)語(yǔ)抽取方法

2.1 邊界標(biāo)記集的概念

句子是由實(shí)詞和虛詞連接構(gòu)成的，對(duì)于句子中的每一個(gè)詞，與它直接相鄰的兩個(gè)詞稱之為它的前驅(qū)與后繼，本文根據(jù)專利文獻(xiàn)中術(shù)語(yǔ)和前后兩個(gè)詞的位置關(guān)系，定義術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集如下：

定義1術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集：在專利文獻(xiàn)中，由專利術(shù)語(yǔ)的前驅(qū)和后繼及對(duì)應(yīng)的詞性所構(gòu)成的集合稱為術(shù)語(yǔ)的邊界標(biāo)記集。

作為專利術(shù)語(yǔ)的邊界標(biāo)記是通用性較強(qiáng)、具有一般詞匯意義的詞，并且這些詞具有一定的領(lǐng)域獨(dú)立性。在專利文獻(xiàn)中，同一個(gè)術(shù)語(yǔ)的上下邊界標(biāo)記可能存在多個(gè)。例如：術(shù)語(yǔ)“光刻投影裝置”的上邊界標(biāo)記詞有“一種”、“用”、“的”等，下邊界標(biāo)記詞為“來(lái)”、“中”、“工作”等；不同專利術(shù)語(yǔ)可能存在相同的邊界標(biāo)記詞，例如“掩模臺(tái)”和“晶片步進(jìn)器”具有相同的上邊界標(biāo)記詞“在”。雖如此，但可以看出這些詞在詞性構(gòu)成上具有一定的相似性，如大部分是動(dòng)詞、助詞、標(biāo)點(diǎn)等。為能夠更直觀地展示出專利文獻(xiàn)中邊界標(biāo)記集元素的構(gòu)成，本文隨機(jī)抽取10篇不同領(lǐng)域?qū)＠墨I(xiàn)并統(tǒng)計(jì)術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集，文獻(xiàn)中術(shù)語(yǔ)的邊界標(biāo)記詞性構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

Table 1 Part of speech distribution of boundary tags in the term boundary tag set表1 術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集中邊界標(biāo)記詞性分布表

由表1可以看出：專利術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記符的集合由一些沒(méi)有構(gòu)詞能力的實(shí)詞，如動(dòng)詞，一些標(biāo)點(diǎn)符號(hào)以及一些虛詞，如介詞、連詞、量詞等構(gòu)成。根據(jù)上述邊界集詞性特點(diǎn)并對(duì)邊界詞與術(shù)語(yǔ)在專利文獻(xiàn)中的共現(xiàn)信息統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)邊界標(biāo)記集的特點(diǎn)如下：

（1）完備性。邊界標(biāo)記集的完備性是指邊界標(biāo)記集合中的邊界標(biāo)記可將專利文獻(xiàn)完全切分為字符串長(zhǎng)度符合術(shù)語(yǔ)長(zhǎng)度的候選術(shù)語(yǔ)串的程度。一般來(lái)講，邊界標(biāo)記集的完備性越高，抽取專利術(shù)語(yǔ)的召回率越高。

（2）多樣性。邊界標(biāo)記集合的多樣性是指由于專利術(shù)語(yǔ)的上下文不同導(dǎo)致專利術(shù)語(yǔ)的邊界標(biāo)記也不相同，同時(shí)，不同術(shù)語(yǔ)的上下文標(biāo)記也不完全相同。

（3）重復(fù)性。邊界標(biāo)記集的重復(fù)性是指邊界標(biāo)記集中存在一些邊界標(biāo)記可以作為多個(gè)術(shù)語(yǔ)的邊界。例如，同一個(gè)介詞或其它一些常見的虛詞可能成為不同專利術(shù)語(yǔ)的上界標(biāo)記或下界標(biāo)記。例如“由/p扎/v模/n工藝制備/n”“由/n 傳感器裝置/n”中上邊界“由/p”可作為多個(gè)專利術(shù)語(yǔ)的邊界。

根據(jù)專利文獻(xiàn)中對(duì)發(fā)明專利陳述的特點(diǎn)，不同領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)都可采用相同的邊界標(biāo)記集的構(gòu)建方法。首先，不同領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)有很多相同的邊界標(biāo)記集，例如：“該發(fā)明”“利用”“使用”“提高”“以便于”都在不同領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)中出現(xiàn)；另外，一些標(biāo)點(diǎn)等非文字特征的邊界標(biāo)記也是不同領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)所共有的邊界標(biāo)記。因此，邊界標(biāo)記集具有一定的通用性，并根據(jù)不同領(lǐng)域?qū)＠墨I(xiàn)的擴(kuò)展而擴(kuò)展。

雖然中文專利文獻(xiàn)中的邊界標(biāo)記集提供了邊界詞之間詞串構(gòu)成術(shù)語(yǔ)的可能性，但不能完全保證前后邊界標(biāo)記詞之間的詞串就是術(shù)語(yǔ)。因此，需要根據(jù)邊界標(biāo)記集的特點(diǎn)，并結(jié)合一定的術(shù)語(yǔ)抽取規(guī)則和統(tǒng)計(jì)量來(lái)抽取術(shù)語(yǔ)。

2.2 基于邊界標(biāo)記集的術(shù)語(yǔ)抽取流程

根據(jù)術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集的特點(diǎn)，本文提出基于部件的本體術(shù)語(yǔ)抽取方法，如圖1所示，主要包括種子術(shù)語(yǔ)抽取、種子術(shù)語(yǔ)擴(kuò)展和候選術(shù)語(yǔ)校驗(yàn)三個(gè)部分。其中在種子術(shù)語(yǔ)抽取部分包括邊界標(biāo)記構(gòu)建和術(shù)語(yǔ)部件庫(kù)構(gòu)建；種子術(shù)語(yǔ)擴(kuò)展部分充分利用詞性規(guī)則和統(tǒng)計(jì)量對(duì)抽取出的種子術(shù)語(yǔ)進(jìn)行擴(kuò)展，最終根據(jù)術(shù)語(yǔ)左右熵的方法對(duì)搭配錯(cuò)誤的候選術(shù)語(yǔ)進(jìn)行過(guò)濾。

3 種子術(shù)語(yǔ)抽取

3.1 邊界標(biāo)記集構(gòu)建方法

從邊界標(biāo)記集的定義可以看出，每個(gè)術(shù)語(yǔ)都具有術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集，且專利術(shù)語(yǔ)的邊界標(biāo)記集就是專利術(shù)語(yǔ)的上下文信息。根據(jù)專利文獻(xiàn)術(shù)語(yǔ)上下文信息并結(jié)合邊界標(biāo)記集的特點(diǎn)，通過(guò)以下方法構(gòu)建術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集Set：

Figure 1 Chinese patent term extraction method圖1 中文專利術(shù)語(yǔ)抽取方法

（1）初始化術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集Set為空。

（2）利用統(tǒng)計(jì)量IDF構(gòu)造專利文獻(xiàn)通用詞表，將專利文獻(xiàn)中IDF值較高的無(wú)構(gòu)詞能力的詞作為專利文獻(xiàn)通用詞，并添加到標(biāo)記集Set中。

（3）將專利文獻(xiàn)中標(biāo)點(diǎn)、數(shù)詞、介詞、連詞、助詞等添加到標(biāo)記集Set中。

雖然介詞、連詞和副詞后面的動(dòng)詞是專利術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集的組成部分，但均不能作為專利術(shù)語(yǔ)的組成部分，將該類的動(dòng)詞也加入邊界標(biāo)記集Set中，例如，專利文獻(xiàn)中“還/d 包括/v”“所/u 述/v”“還/d 可以/v”中“還/d”、“所/u”都不是術(shù)語(yǔ)的組成部分。

3.2 術(shù)語(yǔ)部件庫(kù)構(gòu)建

術(shù)語(yǔ)是由一個(gè)或多個(gè)詞構(gòu)成的，其中有些詞生成術(shù)語(yǔ)的能力很強(qiáng)，有些詞生成術(shù)語(yǔ)的能力不強(qiáng)，這些構(gòu)成術(shù)語(yǔ)的一個(gè)個(gè)詞就叫做術(shù)語(yǔ)部件［10］。術(shù)語(yǔ)一般分為單詞型術(shù)語(yǔ)和多詞型術(shù)語(yǔ)兩類，單詞型術(shù)語(yǔ)由單個(gè)詞語(yǔ)組成，如“傳感器”“過(guò)濾器”等。單詞型術(shù)語(yǔ)本身就是部件，它可以生成新的短語(yǔ)型術(shù)語(yǔ)，如“溫度傳感器”“廢氣過(guò)濾器”，而構(gòu)成多詞型術(shù)語(yǔ)的每個(gè)詞都可以看作術(shù)語(yǔ)部件。

單詞型術(shù)語(yǔ)識(shí)別通常采用語(yǔ)料庫(kù)比較的方法，即選擇一個(gè)通用的平衡語(yǔ)料庫(kù)與領(lǐng)域語(yǔ)料庫(kù)相比較，比對(duì)兩個(gè)語(yǔ)料庫(kù)生成的詞表并按照與頻度相關(guān)的某個(gè)統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行排序，刪除領(lǐng)域詞表中在通用詞表中統(tǒng)計(jì)量高的，剩下的詞被認(rèn)為是術(shù)語(yǔ)［11］。

單詞型術(shù)語(yǔ)的識(shí)別和部件庫(kù)的構(gòu)建在方法上是一致的，但部件庫(kù)中的每個(gè)詞未必都是術(shù)語(yǔ)。文中的術(shù)語(yǔ)部件僅從術(shù)語(yǔ)的領(lǐng)域性來(lái)考慮，如果一個(gè)詞具有較強(qiáng)的領(lǐng)域性，可以把這個(gè)詞看作術(shù)語(yǔ)部件，因此可以采用與上述抽取單詞型術(shù)語(yǔ)類似的方法來(lái)抽取領(lǐng)域部件。人民日?qǐng)?bào)中的詞匯大部分是人們生活中經(jīng)常使用的詞匯，領(lǐng)域性較弱，為此本文選用1998年1 月份人民日?qǐng)?bào)熟語(yǔ)料［12］作為專利文獻(xiàn)的對(duì)比語(yǔ)料，比較兩個(gè)語(yǔ)料庫(kù)生成的詞表，將只在專利詞表出現(xiàn)的詞匯抽取出來(lái)作為專利術(shù)語(yǔ)部件，所得的部分術(shù)語(yǔ)部件如表2所示。

Table 2 Term component library表2 術(shù)語(yǔ)部件庫(kù)

從表2的結(jié)果中可以看出，有些部件已經(jīng)是術(shù)語(yǔ)，如“暗電流”“光電二極管”等，或是術(shù)語(yǔ)的組成部分，如“設(shè)備、蝕刻、輸出”。通過(guò)觀察抽取出的術(shù)語(yǔ)部件庫(kù)發(fā)現(xiàn)：部件庫(kù)中存在一些詞不能作為術(shù)語(yǔ)的組成詞，如“范圍”，但這并不影響術(shù)語(yǔ)的抽取效果，因?yàn)槲闹械牟考?kù)僅用于對(duì)候選串進(jìn)行過(guò)濾，并不使用部件庫(kù)來(lái)生成術(shù)語(yǔ)，所以最終能夠提高候選術(shù)語(yǔ)的術(shù)語(yǔ)度，而不會(huì)在術(shù)語(yǔ)識(shí)別過(guò)程中引入噪音。

3.3 種子術(shù)語(yǔ)抽取

根據(jù)術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集完備性的特點(diǎn)，將專利文獻(xiàn)中相鄰的兩個(gè)邊界標(biāo)記之間的字符串抽取出來(lái)，并通過(guò)術(shù)語(yǔ)部件庫(kù)過(guò)濾以獲取候選術(shù)語(yǔ)。種子術(shù)語(yǔ)抽取的過(guò)濾規(guī)則如下：

規(guī)則1若抽取出的字符串為單字詞，則該單字詞必須在部件庫(kù)中出現(xiàn)，否則刪除該字符串；

規(guī)則2若抽取出的字符串為多字詞，經(jīng)分詞后的每個(gè)單字詞中應(yīng)該至少有一個(gè)在部件庫(kù)中出現(xiàn)，否則將該字符串刪除。

將上述規(guī)則過(guò)濾之后剩余的字符串作為術(shù)語(yǔ)候選串。專利術(shù)語(yǔ)在專利文獻(xiàn)中的存在具有相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部詞語(yǔ)可以看作一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)，不可隨意拆分。目前，術(shù)語(yǔ)抽取研究中使用的大部份統(tǒng)計(jì)方法都是基于術(shù)語(yǔ)的結(jié)構(gòu)完整性特征，選擇有效的統(tǒng)計(jì)量和評(píng)估機(jī)制，來(lái)衡量術(shù)語(yǔ)中詞語(yǔ)之間的黏合度以及共現(xiàn)概率［13］。其方法可分為兩類：一類是通過(guò)統(tǒng)計(jì)量分析詞串內(nèi)部詞語(yǔ)之間的緊密關(guān)系，來(lái)確定該詞串是否是一個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的短語(yǔ)；另一類認(rèn)為：如果一個(gè)詞串多次在不同的上下文中出現(xiàn)，那么該詞串可以作為結(jié)構(gòu)上結(jié)合緊密的單元，并且很有可能是術(shù)語(yǔ)。

專利術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集具有多樣性，同一個(gè)術(shù)語(yǔ)上下文環(huán)境的不同，術(shù)語(yǔ)的上下邊界標(biāo)記也不相同，從而可證明該術(shù)語(yǔ)具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這也符合上文中第二種評(píng)估字符串粘合度的方法。因此，可通過(guò)候選術(shù)語(yǔ)被不同的切分標(biāo)記切分的數(shù)量來(lái)衡量候選術(shù)語(yǔ)的緊密結(jié)合程度。實(shí)驗(yàn)中使用了改進(jìn)的TF－IDF方法，弱化了高詞頻對(duì)權(quán)重的影響，增加了通過(guò)多樣性切分標(biāo)記切分獲取的候選串的權(quán)重。本文根據(jù)邊界標(biāo)記集的特點(diǎn)提出種子術(shù)語(yǔ)的權(quán)重計(jì)算方法，具體計(jì)算方法如下：

其中，preSeg、postSeg分別為候選術(shù)語(yǔ)S前后邊界標(biāo)記集合；f（preSeg）為術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記集合大小，因?yàn)閜reSeg、postSeg都表示集合，都已將重復(fù)的候選串刪除，弱化了同一術(shù)語(yǔ)相同上下文在術(shù)語(yǔ)抽取中的作用，增強(qiáng)了切分標(biāo)記集多樣性的影響；N表示所有專利文獻(xiàn)的篇數(shù)；df（S）表示候選術(shù)語(yǔ)串在所有專利文獻(xiàn)中出現(xiàn)的篇數(shù)；α、β為權(quán)重因子。將Weight（S）滿足某一個(gè)閾值的候選術(shù)語(yǔ)抽取出來(lái)作為種子術(shù)語(yǔ)。

4 種子術(shù)語(yǔ)余串?dāng)U展

為了便于對(duì)種子術(shù)語(yǔ)進(jìn)行擴(kuò)展，通過(guò)種子術(shù)語(yǔ)對(duì)包含種子術(shù)語(yǔ)的候選串進(jìn)行擴(kuò)展，并定義如下變量。

定義2種子術(shù)語(yǔ)余串：在候選術(shù)語(yǔ)串中，去除種子術(shù)語(yǔ)后剩余的部分，稱之為種子術(shù)語(yǔ)的余串。

定義3單字詞：本文將經(jīng)ICTCLAS［14］切分且具有獨(dú)立詞性標(biāo)注的最小語(yǔ)義單元稱作單字詞。如“形成/v”，“傳感器/n”“的/u”。

定義4最長(zhǎng)術(shù)語(yǔ)：本文將在專利文獻(xiàn)中出現(xiàn)的且不被更長(zhǎng)的術(shù)語(yǔ)包含的專利術(shù)語(yǔ)稱之為最長(zhǎng)術(shù)語(yǔ)。

在本文實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)邊界標(biāo)記符集抽取的候選串都是“寬類型”的，這里的“寬類型”是指一個(gè)候選串是術(shù)語(yǔ)或者包含一個(gè)最長(zhǎng)的術(shù)語(yǔ)，而不會(huì)被其它更長(zhǎng)的專利術(shù)語(yǔ)包含。例如候選串“制造/v CMOS/x 圖像/n 傳感器/n”中包含最長(zhǎng)的術(shù)語(yǔ)“CMOS/x 圖像/n 傳感器/n”，而不會(huì)被其他更長(zhǎng)的術(shù)語(yǔ)包含，這是因?yàn)樵诤蜻x串中出現(xiàn)的詞未在邊界標(biāo)記集中出現(xiàn)?；诤蜻x串的這個(gè)特點(diǎn)，可以在種子術(shù)語(yǔ)基礎(chǔ)之上，對(duì)候選串進(jìn)行左右種子術(shù)語(yǔ)余串?dāng)U展。例如，種子術(shù)語(yǔ)“傳感器/n”，如果“圖像/n 傳感器/n”不在種子術(shù)語(yǔ)中，可以通過(guò)種子術(shù)語(yǔ)左擴(kuò)展一個(gè)單字詞“圖像/n”，抽取出術(shù)語(yǔ)“圖像/n傳感器/n”。

4.1 詞性規(guī)則過(guò)濾單字余串

定義5上邊界拒?。涸O(shè)候選串S可以表示為S1S2，其中S2為種子術(shù)語(yǔ)，S1為單字詞，如果S1S2不符合術(shù)語(yǔ)詞性搭配規(guī)則，則將S1刪除，稱之為上邊界拒取。

定義6下邊界拒取：設(shè)候選串S可以表示為S1S2，其中S1為種子術(shù)語(yǔ)，S2為單字詞，如果S1S2不符合術(shù)語(yǔ)詞性搭配規(guī)則，則將S2刪除，稱之為上邊界拒取。

根據(jù)文獻(xiàn)［13］中統(tǒng)計(jì)結(jié)果并結(jié)合專利術(shù)語(yǔ)的特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，專利術(shù)語(yǔ)大多都是以名詞（/n）、動(dòng)詞（/v）、形容詞（/a）、副詞（/d）等四類詞開頭，且大多以名詞和動(dòng)詞為主極，少數(shù)以副詞開頭。但是，當(dāng)候選串是以動(dòng)詞開頭時(shí)，若動(dòng)詞前面的修飾詞是副詞時(shí)，該副詞和動(dòng)詞具有“發(fā)出動(dòng)作”的語(yǔ)義，不是術(shù)語(yǔ)的組成部分，因此一些被副詞修飾的動(dòng)詞不能作為專利術(shù)語(yǔ)上邊界，此時(shí)副詞將視為拒絕后驅(qū)詞（動(dòng)詞）作為術(shù)語(yǔ)上邊界的提示詞；一些緊跟介詞后面的動(dòng)詞也具有“發(fā)出動(dòng)作”的語(yǔ)義，同樣也不能作為術(shù)語(yǔ)的上邊界。如“以/p 保護(hù)/v 感測(cè)組件/n”“通過(guò)/p調(diào)節(jié)/v減壓閥/n”中“保護(hù)”“調(diào)節(jié)”都不能作為專利術(shù)語(yǔ)的組成部分。術(shù)語(yǔ)大多以名詞（/n）、動(dòng)詞（/v）、形容詞（/a）、助詞（/u）、后綴詞（/k）、量詞（/q）等作為結(jié)尾。因此，一些具有“發(fā)出動(dòng)作”的動(dòng)詞以及緊跟其后的介詞也都不能作為術(shù)語(yǔ)的構(gòu)成詞。部分統(tǒng)計(jì)的規(guī)則如表3和表4所示。

Table 3 The pre－boundary tag rules表3 上邊界拒取規(guī)則表

Table 4 The post－boundary tag rules表4 下邊界拒取規(guī)則表

4.2 統(tǒng)計(jì)量擴(kuò)展單字余串

在術(shù)語(yǔ)抽取過(guò)程中，常使用一些統(tǒng)計(jì)量來(lái)計(jì)算術(shù)語(yǔ)之間的結(jié)合程度。其中，張鋒等［15］使用互信息來(lái)計(jì)算術(shù)語(yǔ)之間結(jié)合的緊密程度，林磊等［16］通過(guò)似然比來(lái)計(jì)算。但是，一些結(jié)合緊密、頻度較高的候選串并不能構(gòu)成術(shù)語(yǔ)。例如：“操縱/v 送/v料/n 推桿/n”、“推動(dòng)/v送/v料/n 推桿/n”都不是術(shù)語(yǔ)，只是選術(shù)語(yǔ)“送/v 料/n 推桿/n”的兩個(gè)固定搭配。針對(duì)以上問(wèn)題，本文綜合考慮了詞頻、構(gòu)成術(shù)語(yǔ)的詞串長(zhǎng)度和詞性搭配信息，提出了余串術(shù)語(yǔ)修飾度的計(jì)算方法來(lái)衡量單字余串和種子術(shù)語(yǔ)之間的粘合程度，以決定是否對(duì)種子術(shù)語(yǔ)擴(kuò)展。余串修飾度是對(duì)余串和種子術(shù)語(yǔ)之間緊密關(guān)系的度量，計(jì)算方法如公式（2）所示：

其中，Weight（Left）表示候選串中余串的修飾度；POSTTagging表示候選術(shù)語(yǔ)S所包含的種子術(shù)語(yǔ)的所有單字余串；POSTSet表示所有單字余串集合，在POSTSet中出現(xiàn)的單字詞都是實(shí)詞，因?yàn)榇蟛糠痔撛~已經(jīng)作為候選術(shù)語(yǔ)的邊界標(biāo)記；F（POSTTagging）為特征函數(shù)，如果集合中POSTTagging的詞性與候選串S的單字余串相等 則 取1，否 則 取0；β為 調(diào) 節(jié) 因 子，若∑F（POSTTaging）值為1，β取1，否則β取0。當(dāng)∑F（POSTTaging）的取值大于1時(shí)，表明修飾同一種子術(shù)語(yǔ)的同一詞性的實(shí)詞有多個(gè)，該詞性余串和種子術(shù)語(yǔ)不具備修飾關(guān)系。Len（Left）表示候選術(shù)語(yǔ)S單字余串的長(zhǎng)度，F(xiàn)re（S）表示候選術(shù)語(yǔ)S的頻度。例如：候選串“制造/v 圖像/n 傳感器/n”中“圖像/n 傳感器/n”是種子術(shù)語(yǔ)，Contex＝｛制造/v，觸發(fā)/v｝，則β取0，不對(duì)種子術(shù)語(yǔ)往前擴(kuò)展。因?yàn)槿绻揎棥皥D像/n傳感器/n”的動(dòng)詞有多個(gè)，那么這些動(dòng)詞應(yīng)該都具有發(fā)出動(dòng)作的語(yǔ)義，而不應(yīng)作為種子術(shù)語(yǔ)的前綴，而對(duì)候選術(shù)語(yǔ)“透光/v樹脂/n 材料/n”中種子術(shù)語(yǔ)是“樹脂/n 材料/n”，Contex＝｛透光/v｝，β取1，那么“透光/v”很有可能是術(shù)語(yǔ)的組成部分。

4.3 種子術(shù)語(yǔ)多字余串?dāng)U展

上述兩種方法只能處理種子術(shù)語(yǔ)前后的單字余串，在候選術(shù)語(yǔ)中存在余串為多字的候選術(shù)語(yǔ)。如候選術(shù)語(yǔ)“易/a受/v 腐蝕性/n 含氟/n 化合物/n 侵蝕/v”中包含種子術(shù)語(yǔ)“含氟/n 化合物/n”，其前余串為“易/a 受/v 腐蝕性/n”，后余串為“侵蝕/v”，后余串可以采用上述統(tǒng)計(jì)量擴(kuò)展單字余串的方法給予排除，而對(duì)于前余串主要使用詞性規(guī)則的方法處理。統(tǒng)計(jì)術(shù)語(yǔ)的詞性搭配規(guī)則，采用如下算法對(duì)多字余串進(jìn)行擴(kuò)展：

算法種子術(shù)語(yǔ)多字余串?dāng)U展算法

輸入：

包含種子術(shù)語(yǔ)和多字余串的種子候選術(shù)語(yǔ)集合Set：S為Set中的候選術(shù)語(yǔ)且候選串可以表示為preSeg＋Seed＋PostSeg形式，其中preSeg、PostSeg都為多字余串；

所有單字詞的詞性集合TagSet：TagSet中元素為〈Token，Tag〉，其中Token為單字詞性，Tag為單字詞性的詞性。

輸出：經(jīng)多字余串?dāng)U展后的術(shù)語(yǔ)。

算法描述：

邊界標(biāo)記集抽取出來(lái)的候選術(shù)語(yǔ)中有的不包含種子術(shù)語(yǔ)，對(duì)此，我們計(jì)算出候術(shù)語(yǔ)和其他候選術(shù)語(yǔ)的最長(zhǎng)公共字串作為種子術(shù)語(yǔ)，如果公共字串包含名詞，使用上述種子術(shù)語(yǔ)擴(kuò)展的方式進(jìn)行術(shù)語(yǔ)擴(kuò)展，否則丟棄該候選術(shù)語(yǔ)，這就彌補(bǔ)了部分候選術(shù)語(yǔ)中因?yàn)椴淮嬖诜N子術(shù)語(yǔ)而不能對(duì)種子術(shù)語(yǔ)進(jìn)行擴(kuò)展方法的不足，提高了術(shù)語(yǔ)抽取的召回率。

5 候選術(shù)語(yǔ)校驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)中的候選術(shù)語(yǔ)，依然有部分類似于v＋n型的名詞性短語(yǔ)作為候選術(shù)語(yǔ)，但該類的候選術(shù)語(yǔ)大多是一些固定的搭配，不能作為專利術(shù)語(yǔ)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：在該類候選術(shù)語(yǔ)中存在一些詞很容易構(gòu)成搭配關(guān)系，即這類詞語(yǔ)與其它詞語(yǔ)搭配的靈活性非常大。針對(duì)術(shù)語(yǔ)抽取中的這種現(xiàn)象，劉里［17］提出了一種基于左右熵的短語(yǔ)過(guò)濾方法，本文借鑒上述方法，對(duì)活躍詞性候選術(shù)語(yǔ)進(jìn)行過(guò)濾。具體方法如公式（3）所示：

其中，l表示出現(xiàn)在種子術(shù)語(yǔ)w左側(cè)的詞匯的集合；r表示出現(xiàn)在種子術(shù)語(yǔ)w右側(cè)的詞匯集合；p（lw｜w）表示詞l出現(xiàn)在w左側(cè)的概率；p（lw｜w）表示詞r出現(xiàn)在w右側(cè)的概率。

根據(jù)上述公式，如果某個(gè)余串是易于搭配的活躍詞匯，那么這個(gè)詞的左右兩個(gè)熵應(yīng)該只是有一個(gè)比較大。如果一個(gè)單字詞作為詞首出現(xiàn)，那么需計(jì)算該單字詞右側(cè)與其它詞匯搭配的熵的大小，如果該單字詞作為詞尾出現(xiàn)，則需要計(jì)算該單字詞左側(cè)與其它詞匯搭配的熵的大小。例如，候選串“面對(duì)/v集成電路/n”“布置/v 傳感器/n 器件/n”“傳感器/n器件/n制造/v”都可以通過(guò)活躍詞匯的左右熵過(guò)濾后正確抽取出術(shù)語(yǔ)“集成電路”“傳感器器件”。

6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

本文使用涉及紡織、機(jī)械、物理、電學(xué)四個(gè)領(lǐng)域每個(gè)領(lǐng)域1 000篇、共計(jì)4 000篇專利文獻(xiàn)作為實(shí)驗(yàn)語(yǔ)料，通過(guò)ICTCLAS［14］對(duì)專利文獻(xiàn)進(jìn)行專利分詞及詞性標(biāo)注，并基于此構(gòu)建邊界標(biāo)記集。評(píng)測(cè)采用準(zhǔn)確率（P）、召回率（R）和F值進(jìn)行評(píng)測(cè)。各指標(biāo)定義如下：

在評(píng)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確率和準(zhǔn)確率時(shí)，每個(gè)領(lǐng)域隨機(jī)抽取150篇、共600篇作為測(cè)試語(yǔ)料，在術(shù)語(yǔ)抽取過(guò)程中閾值設(shè)定的好壞將極大地影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，閾值的最終確定需要通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)驗(yàn)中，鑒于候選術(shù)語(yǔ)的前后邊界標(biāo)記在種子術(shù)語(yǔ)抽取過(guò)程中起到等同的作用，在公式（1）中人為設(shè)定α、β都為0.5，在選取閾值抽取候選術(shù)語(yǔ)時(shí)經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證選取0.6作為候選術(shù)語(yǔ)閾值，公式（2）中使用統(tǒng)計(jì)量方法進(jìn)行余串?dāng)U展時(shí)設(shè)置權(quán)重Weight（Left）為3.0時(shí)具有較佳的識(shí)別效果。人工標(biāo)注選取文獻(xiàn)中出現(xiàn)的術(shù)語(yǔ)，將本文的方法和傳統(tǒng)的c－value［18］和文獻(xiàn)［15］中互信息抽取術(shù)語(yǔ)的方法在相同測(cè)試集下進(jìn)行對(duì)比，表5是在候選術(shù)語(yǔ)權(quán)重分別取0.55、0.60、0.65的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

從表5統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，本文提出的基于邊界標(biāo)記集的方法效果良好，正確率和召回率都明顯高于互信息方法和c－value方法。從本方法不同的weight（S）閾值設(shè)定可以看出，當(dāng)候選串weight（S）閾值設(shè)為0.55時(shí)本文方法具有較高的召回率，當(dāng)weight（S）閾值設(shè)為0.65時(shí)具有最高的準(zhǔn)確率，但weight（S）設(shè)為0.60時(shí)本文方法具有最高的F值，此時(shí)準(zhǔn)確率比c－value方法高出3個(gè)百分點(diǎn)，比互信息方法高出6個(gè)百分點(diǎn)，召回率比c－value方法高3個(gè)百分點(diǎn)，與互信息方法相比，高11個(gè)百分點(diǎn)。

Table 5 Experiment results in contrast with other methods表5 本方法和其它方法結(jié)果對(duì)比

由此可見，本文方法相對(duì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的其他方法具有良好的術(shù)語(yǔ)抽取準(zhǔn)確率和召回率。為當(dāng)weight（S）閾值設(shè)為0.60 時(shí)，不同長(zhǎng)度術(shù)語(yǔ)抽取結(jié)果如表6所示。

從表6中可以看出，本文中將單字定義為分詞后的最小單詞形式，因此互信息的方法不能對(duì)單字術(shù)語(yǔ)起作用，然而本文的單字抽取召回率高于cvalue的方法。這是因?yàn)樵趹?yīng)用c－value方法來(lái)計(jì)算候選術(shù)語(yǔ)權(quán)重時(shí)，不僅考慮了候選術(shù)語(yǔ)的詞頻，還需要考慮該候選串被包含更長(zhǎng)候選術(shù)語(yǔ)的次數(shù)，即被包含的次數(shù)越多，對(duì)應(yīng)的術(shù)語(yǔ)的權(quán)重就會(huì)越低。專利文獻(xiàn)中的術(shù)語(yǔ)有很大一部分是被長(zhǎng)術(shù)語(yǔ)包含的，而本文中的方法不需要考慮這些因素。但是，互信息的方法對(duì)雙字詞的抽取效果最佳，高于本文中的方法，而本文中雙字詞的抽取效果略高于c－value的方法。

但是，通過(guò)對(duì)四字和四字以上的長(zhǎng)術(shù)語(yǔ)的對(duì)比效果可以看出，本文方法要明顯優(yōu)越于其它兩種方法，這是因?yàn)楸疚牡姆椒ㄖ械倪吔鐦?biāo)記集的多樣性，一些作為短術(shù)語(yǔ)的邊界標(biāo)記同樣可以對(duì)較長(zhǎng)的術(shù)語(yǔ)邊界標(biāo)記；同樣，術(shù)語(yǔ)部件庫(kù)對(duì)不同長(zhǎng)度的候選術(shù)語(yǔ)都能起到相同的過(guò)濾效果，即與候選術(shù)語(yǔ)長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。另外，在專利文獻(xiàn)中存在一些詞頻為1的長(zhǎng)術(shù)語(yǔ)，例如“P/x－/n 型/k 金氧半/n 位/q 準(zhǔn)/a轉(zhuǎn)換/v電路/n”“堆棧式/n N/x－/n 型/k 金氧半/n 晶體管/n 形式/n”等也可以通過(guò)本文中的方法抽取出來(lái)。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)構(gòu)建邊界標(biāo)記符集進(jìn)行術(shù)語(yǔ)抽取，過(guò)濾部分標(biāo)記之間的候選串作為種子術(shù)語(yǔ)，包含種子術(shù)語(yǔ)的候選串，采用規(guī)則和修飾度的方法來(lái)確定是否對(duì)種子術(shù)語(yǔ)進(jìn)行擴(kuò)展。對(duì)低頻候選串采用最長(zhǎng)公共字串?dāng)U展的方法抽取低頻術(shù)語(yǔ)，提高了低頻術(shù)語(yǔ)的召回率。實(shí)驗(yàn)表明，該方法能夠有效地識(shí)別出大部分高頻術(shù)語(yǔ)和部分低頻術(shù)語(yǔ)。但同時(shí)，規(guī)則制定時(shí)難免會(huì)引入一部分噪音，同時(shí)對(duì)低頻術(shù)語(yǔ)抽取時(shí)，擴(kuò)展模式過(guò)于單一，不能提取所有低頻術(shù)語(yǔ)。本文中邊界標(biāo)記集的構(gòu)建存在一些不足，邊界標(biāo)記集中存在一些單字詞是術(shù)語(yǔ)的組成部分，但錯(cuò)誤地判別為停用詞，如術(shù)語(yǔ)“電子/n－/n 空穴/n 對(duì)/p”中“對(duì)/p”錯(cuò)誤地判定為邊界標(biāo)記。

下一步工作中，我們將根據(jù)論文中邊界標(biāo)記集中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，進(jìn)一步優(yōu)化邊界標(biāo)記集，提高邊界標(biāo)記集的正確性并制定出一些更加準(zhǔn)確的術(shù)語(yǔ)擴(kuò)展規(guī)則，以抽取出更多的術(shù)語(yǔ)。

Table 6 Accuracy comparison of different methods表6 不同方法正確率對(duì)比

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