Learning from Noisy Data in Statistical Machine Translation
Creators: name: Mediani, Mohammed
Publisher: name: Karlsruhe
Year: 2017
Subjects: Statistical Machine Translation
Noisy Data
Language Model Smoothing
Semantic Word Associations
Noise Removal
Data Selection
Data Weighting
Large Corpora
External Memory
Hybrid Parallel Scoring

description: In dieser Arbeit wurden Methoden entwickelt, die in der Lage sind die negativen
Effekte von verrauschten Daten in SMT Systemen zu senken und dadurch die Leistung des
Systems zu steigern. Hierbei wird das Problem in zwei verschiedenen Schritten des
Lernprozesses behandelt: Bei der Vorverarbeitung und während der
Modellierung. Bei der Vorverarbeitung werden zwei Methoden zur Verbesserung der
statistischen Modelle durch die Erhöhung der Qualität von Trainingsdaten entwickelt. 
Bei der Modellierung werden verschiedene Möglichkeiten vorgestellt, um Daten nach ihrer Nützlichkeit zu gewichten.

Zunächst wird der Effekt des Entfernens von False-Positives vom Parallel Corpus
gezeigt.  Ein Parallel Corpus besteht aus einem Text in zwei Sprachen,
wobei jeder Satz einer Sprache mit dem entsprechenden Satz der
anderen Sprache gepaart ist. Hierbei wird vorausgesetzt, dass die Anzahl
der Sätzen in beiden Sprachversionen gleich ist.  False-Positives in diesem
Sinne sind Satzpaare, die im Parallel Corpus gepaart sind aber keine Übersetzung voneinander sind.
Um diese zu erkennen wird ein kleiner und fehlerfreier
paralleler Corpus (Clean Corpus) vorausgesetzt. Mit Hilfe verschiedenen
lexikalischen Eigenschaften werden zuverlässig False-Positives vor der
Modellierungsphase gefiltert. Eine wichtige lexikalische Eigenschaft hierbei
ist das vom Clean Corpus erzeugte bilinguale Lexikon.
In der Extraktion dieses bilingualen Lexikons werden verschiedene Heuristiken implementiert, die zu einer verbesserten Leistung führen.


Danach betrachten wir das Problem vom Extrahieren der nützlichsten Teile der Trainingsdaten.
Dabei ordnen wir die Daten basierend auf ihren Bezug zur Zieldomaine.
Dies geschieht unter der Annahme der Existenz eines guten repräsentativen Tuning Datensatzes.
Da solche Tuning Daten typischerweise beschränkte Größe haben,
werden Wortähnlichkeiten benutzt um die Abdeckung der Tuning Daten zu erweitern.

Die im vorherigen Schritt verwendeten Wortähnlichkeiten sind entscheidend für
die Qualität des Verfahrens. Aus diesem Grund werden in der Arbeit verschiedene
automatische Methoden zur Ermittlung von solche Wortähnlichkeiten ausgehend von
monoligual und biligual Corpora vorgestellt.  Interessanterweise ist dies auch
bei beschränkten Daten möglich, indem auch monolinguale
Daten, die in großen Mengen zur Verfügung stehen, zur Ermittlung der
Wortähnlichkeit herangezogen werden. Bei bilingualen Daten, die häufig nur in beschränkter Größe zur
Verfügung stehen, können auch weitere Sprachpaare herangezogen werden, die  mindestens eine Sprache mit dem
vorgegebenen Sprachpaar teilen.


Im Modellierungsschritt behandeln wir das Problem mit verrauschten Daten, indem die
Trainingsdaten anhand der Güte des Corpus gewichtet werden.
Wir benutzen Statistik signifikante Messgrößen, um die weniger verlässlichen
Sequenzen zu finden und ihre Gewichtung zu reduzieren.
Ähnlich zu den vorherigen Ansätzen, werden Wortähnlichkeiten benutzt um das Problem bei begrenzten Daten zu behandeln.
Ein weiteres Problem tritt allerdings auf sobald die absolute Häufigkeiten mit den gewichteten  Häufigkeiten ersetzt werden. In dieser Arbeit werden hierfür Techniken zur Glättung der Wahrscheinlichkeiten in dieser Situation entwickelt.


Die Größe der Trainingsdaten werden problematisch sobald man mit Corpora von erheblichem Volumen arbeitet.
Hierbei treten zwei Hauptschwierigkeiten auf: Die Länge der Trainingszeit und der begrenzte Arbeitsspeicher.
Für das Problem der Trainingszeit wird ein Algorithmus entwickelt, der die rechenaufwendigen Berechnungen auf mehrere Prozessoren mit gemeinsamem Speicher ausführt.
Für das Speicherproblem werden speziale Datenstrukturen und Algorithmen für externe Speicher benutzt.
Dies erlaubt ein effizientes Training von extrem großen Modellne in Hardware mit begrenztem Speicher.