引言

情感分析是文本分類的一種，主要方法是提取文本的表示特征，并基于這些特征進行分類。情感分析根據(jù)研究對象的粒度不同可分為文本級、句子級、對象級等，分別對相應(yīng)單位的文本進行情感傾向分析。其中，較細粒度的情感分析為對象級情感分析（Aspect-level Sentiment Analysis, ASA），任務(wù)輸入為一段文本和指定的待分析對象，輸出為針對該對象的情感傾向。

對象級情感分析任務(wù)的難點在于，文本中表示情感判斷的詞匯與對應(yīng)對象的關(guān)系是不確定的，分析工具需要挖掘語意特征和句法結(jié)構(gòu)特征，正確提取制定對象的情感詞匯，排除其他情感詞匯的干擾；另一方面，情感分析在應(yīng)用中要求工具能解釋做出判斷的依據(jù)，這對模型的可解釋性提出了要求。

ACL 2020中有關(guān)情感分析的文章主要集中在Sentiment Analysis, Stylistic Analysis, and Argument Mining論壇中，內(nèi)容涵蓋了情感分析相關(guān)的數(shù)據(jù)構(gòu)建、基本方法、上下游等任務(wù)。本文將簡單介紹ACL 2020中有關(guān)對象級情感分析的三篇文章。

文章概覽

基于文檔級情感傾向的對象級情感分類模型（Aspect Sentiment Classification with Document-level Sentiment Preference Modeling）

論文地址：https://www.aclweb.org/anthology/2020.acl-main.338.pdf

本文構(gòu)建了句子之間的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其他句子為所預測句子的情感分析任務(wù)提供了支持信息。這一方法的假設(shè)是短文本（如商品評價）中針對同一問題的情感表述較為一致，甚至整個文本的情感基調(diào)都較連貫，因此其他句子的信息可以提供有益的指導。

面向?qū)ο笄楦蟹治龅膶ο髮蛐徒Y(jié)構(gòu)化注意力網(wǎng)絡(luò)（Target-Guided Structured Attention Network for Target-Dependent Sentiment Analysis）

論文地址：https://www.mitpressjournals.org/doi/pdf/10.1162/tacl_a_00308

不同于以往將單詞作為基本分析單元的研究，本文提出模型分析（如注意力機制）的基本單位應(yīng)該是語義群（片段）而非單詞，并基于這個想法構(gòu)建了針對對象的語義群注意力機制。最終的結(jié)果也表明這樣的方法尤其在復雜句子中能更準確地捕捉情感信息。

應(yīng)用上下文及句法特征的對象級情感分類（Modelling Context and Syntactical Features for Aspect-based Sentiment Analysis）

論文地址：https://www.aclweb.org/anthology/2020.acl-main.293.pdf

本文指出，無論是從應(yīng)用還是理論角度看，對象級情感分析都不應(yīng)單獨進行，而要與對象抽取任務(wù)結(jié)合起來進行。該文章構(gòu)建了這樣的一體化工具，能充分利用上下文和句法信息，有效地提升了對象級情感分類成績。

論文細節(jié)

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簡介

來自蘇州大學和阿里巴巴的幾位研究者提出了參考文檔級情感傾向信息的對象級情感分類方法。作者認為，之前的對象級情感分類工作都將其視為基于句子的獨立任務(wù)，沒有充分利用文本隱含的情感信息。而實際上，無論是微博等社交文本還是購物平臺的評價文本，句子都不是單獨出現(xiàn)，而是幾句含義較為集中、情感較為一致的句子共同出現(xiàn)。另一方面，這些場合下句子構(gòu)成往往較隨意，有時句子本身無法提供足夠的信息，必需參考其他句子的內(nèi)容甚至情感傾向才能理解本句的情緒。

由此，本文提出了一種聯(lián)合圖注意力網(wǎng)絡(luò)（Cooperative Graph Attention Network）方法，分別在對象內(nèi)和跨對象兩個層級收集情感信息（依次稱為情感一致性和情感傾向性），并將這兩種情感信息在圖注意力網(wǎng)絡(luò)上優(yōu)化，在聯(lián)合分析后得出針對對象的情感傾向。

模型

如上圖所示，包含相同對象的不同句子之間可以互相參照，因文本對該對象的情感應(yīng)具有一定的一致性。具體而言，本文構(gòu)建了對象內(nèi)一致性模型（Intra-Aspect Consistency Modeling），其中包含注意力網(wǎng)絡(luò)，即句子Sentence與對象Aspect之間關(guān)聯(lián)性的網(wǎng)絡(luò)；對句子和對象， 注意力權(quán)重的計算公式如下：

于是句子的對象內(nèi)（情感一致性）表示的計算公式為

.

類似地，如上圖所示，本文還構(gòu)建了跨對象傾向性模型（Inter-Aspect Tendency Modeling）；其中注意力網(wǎng)絡(luò)為，即句子與之間關(guān)聯(lián)性，其注意力權(quán)重的計算公式如下：

跨對象（情感傾向性）表示的計算公式為：.

隨后需要將兩種表示合并：不同于直接將二者簡單拼合，本文使用了一種融合機制，包括金字塔形隱藏層設(shè)計和適應(yīng)性層融合技術(shù)，以此使兩種表示之間存在溝通渠道。具體而言，金字塔隱藏層設(shè)計中，每一層向量的長度都比上一層縮小一倍，即，其中為當前層數(shù)；而適應(yīng)性層融合技術(shù)是指將上述金字塔隱藏層的各層表示拼接起來，并經(jīng)過線性變換和激活從而得到最終的句子表示向量。

模型的整體架構(gòu)請見下圖：

實驗

在SemEval-2015 Task12和SemEval-2016 Task5的數(shù)據(jù)集上，本文所用的模型都得到了明顯優(yōu)于其他模型的結(jié)果。

更重要的是，作者隨后做了Case Study，在句內(nèi)含義較為隱晦時，對象內(nèi)情感一致性可以通過其他句子給出正確的判斷；而在更為隱晦而難以判斷的文本中，跨對象情感傾向性可以發(fā)揮作用，通過整體的情感判斷給出某個對象的情感。

2

簡介

來自Wisers AI Lab的幾位研究者認為，對象級情感分類任務(wù)的重點在于挖掘?qū)ο笤~匯和上下文詞匯的關(guān)系，而既有研究都將詞匯看作單獨的語意單元；本文作者提出，這樣的假設(shè)忽略了句子其實是由若干語意區(qū)塊構(gòu)成的，在語意區(qū)塊（片段）中幾個單詞聯(lián)合表達一個含義，是不同語意片段（而非單詞）在對對象產(chǎn)生著影響。如下圖（a）所示，如果關(guān)注語義片段的作用，在預測“waiting”的情感傾向時，“so good and so popular”的重要性將整體低于“a nightmare”；但若以單詞為分析單位，因為距離和詞性不同，“popular”等詞會獲得比“nightmare”更多的注意力，因此得出相反（也是錯誤的）判斷。因此本文試圖挖掘句中表達特定含義的上下文片段，并將這些片段根據(jù)與對象的關(guān)系進行融合。

本文構(gòu)建的模型為對象導向的結(jié)構(gòu)性注意力網(wǎng)絡(luò)（Target-Guided Structured Attention Network, TG-SAN），包括兩個核心單元，其一是結(jié)構(gòu)性上下文抽取單元（Structured Context Extraction Unit, SCU），其二是上下文融合單元（Context Fusion Unit, CFU），分別承擔為語意群編碼和將它們（根據(jù)與對象的關(guān)系）進行合并的任務(wù)。

模型

首先本文使用Bi_LSTM構(gòu)建了對象和上下文的記憶力表示。隨后，SCU模塊的主要任務(wù)是根據(jù)給出的對象和上下文的記憶表示，抽取出對象相關(guān)的上下文片段。這分為三個步驟：第一，結(jié)構(gòu)化對象表示，使用自注意力機制，將對象的記憶單元轉(zhuǎn)為其表示，其公式為和. 其中，為權(quán)重矩陣，為對象的嵌入表示矩陣，和是兩個用于自注意力機制的可學習參數(shù)矩陣。第二，對象導向的上下文提取，其公式為和. 其中，用來表示對象和上下文的相關(guān)程度；是上下文矩陣，其每一行可被視為基于對象的語義片段；是可學習的參數(shù)矩陣。最后，將上述表示進行變換從而得到結(jié)構(gòu)化上下文表示：，. 其中兩個和均為可學習的參數(shù)。

之后是上下文融合單元。該模塊的目的是學習被抽取出的上下文關(guān)于對象的貢獻度，使用的工具為自注意力機制。所用到的計算公式為：

本文模型的整體架構(gòu)請見下圖：

實驗

在推特數(shù)據(jù)集和SemEval-2014的筆記本電腦、餐館數(shù)據(jù)集上，本文的模型都取得了較好的成果，且銷熔實驗也證明兩個核心模塊都對實驗結(jié)果有一定的提升。在Case Study部分，作者分別針對多對象、同對象多次出現(xiàn)、單對象的句子做了分析，發(fā)現(xiàn)本文的方法不但能比基線方法的判斷正確率更高，且能準確定位到做出判斷的詞匯，權(quán)重分配較鮮明，證明該方法能學習到句中有關(guān)情感判斷的知識。

3

簡介

來自伍倫貢大學的兩位研究者提出，從流程上看，對象級情感分析任務(wù)（Aspect-based Sentiment Analysis，ABSA）其實包括兩個部分，即對象抽取和情感分類；既有的研究大都將二者分離開，隱藏在句法結(jié)構(gòu)中的信息就無法被充分利用。針對這個問題，本文構(gòu)建了一種端到端的對象級情感分析方法，可以充分利用語法信息，并使用自注意力機制充分挖掘句法結(jié)構(gòu)。在操作上，本文使用了part-of-speech表示、依存表示和上下文嵌入（如BERT，RoBERTa），還使用了句法距離來降低非相關(guān)單詞的影響力。

在實際的應(yīng)用任務(wù)（例如商品評價分析）中，文本中的對象并不是可使用數(shù)據(jù)，而需要研究者同時完成對象抽取（Aspect Extraction，AE）和細粒度的對象級情感分類（Aspect Sentiment Classification，ASC）任務(wù)。當前研究將二者分離開，這就丟失了很多上下文的句法信息，既不現(xiàn)實也不經(jīng)濟。而本文的方法將句法信息整合到上下文表示中，最終形成了包括對象抽取和情感分類的對象級情感分類工具（AE+ASC=ABSA）。

方法

本文的構(gòu)建的方法包括兩個核心單元，其一是對象抽取（AE），該單元的主要目標是標識句中每一個單詞是否屬于對象詞匯。本文的對象抽取模塊稱為“基于句法的結(jié)構(gòu)化對象抽取器”（contextualized syntax-based aspect extraction，CSAE），包含part-of-speech表示、依存表示和上下文嵌入（如BERT，RoBERTa），其中前兩者還加入了自注意力機制。具體而言，POS標簽來自Universal POS tags工具，之后有自注意力層負責抽取整個句子的語法依存關(guān)系。依存表示模塊使用了基于句法關(guān)系的依存表示，首先要對每個目標詞匯及其修飾詞建立上下文集合，隨后的依存關(guān)系學習可以延伸到距離較遠的上下文，還能將不相關(guān)詞匯（即使距離很近）的重要性降低。該單元的架構(gòu)圖如下所示：

另一個核心單元負責對象級情感分析（ASC），將挖掘局部上下文注意力的信息，負責將上文得到的上下文表示和對象術(shù)語轉(zhuǎn)換為情感分類標簽，具體思路是將相關(guān)性較小的信息的權(quán)重降低。該單元主要有兩個組成部分，其一是局部上下文特征，通過將局部上下文向量送入上下文特征權(quán)重動態(tài)遮罩工具和動態(tài)調(diào)整工具，分別可以調(diào)整距離對象較遠的詞匯的權(quán)重（去除和降低）：在特征權(quán)重動態(tài)遮罩工具中，若當前詞的相對距離大于預設(shè)的閾值，重要性矩陣對應(yīng)該詞的一列為，否則該列為，即全0或全1向量；在特征權(quán)重動態(tài)調(diào)整工具中，若當前詞的相對距離大于預設(shè)的閾值，重要性矩陣對應(yīng)該詞的一列為；否則，該列為。另一組成部分為全局上下文特征。該單元的架構(gòu)圖如下所示：

實驗

在SemEval-2014 Task4數(shù)據(jù)集上，本文的方法取得了較好的結(jié)果，且銷熔實驗也證明各部分都有一定的增益。首先是對象抽取任務(wù)，作者比較了本文的模型和其他模型的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)本文模型能取得最好或接近最好的成績；之后又從單純RoBERTa開始進行銷熔實驗，發(fā)現(xiàn)模型各組件都有一定的效果。具體結(jié)果請見下表：

在對象級情感分類任務(wù)上，本文的方法均取得了最佳效果，且沒有使用外部詞庫。結(jié)果證明本文的設(shè)想的確有足夠的合理性。具體結(jié)果請見下表：