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medical NER

数据来源与预处理

数据来源

万方医学期刊论文题录数据(题名,关键词)

预定义实体

字符角色定义 BIESO B,即Begin,表示开始 I,即Intermediate,表示中间 E,即End,表示结尾 S,即Single,表示单个字符 O,即Other,表示其他,用于标记无关字符

如果考虑医学领域的特点,可细分为: TREATMENT 治疗方式 BODY 身体部位 SIGNS 疾病症状 CHECK 医学检查 DISEASE 疾病实体 MEDICINE 药物实体

在期刊论文数据中,大部分是DISEASE和MEDICINE类实体,可讨论是否加入实体类别特征对其识别效果的影响

get_lables里定义标签类别,如果标签类别的数量改变,需要修改相应的paddding数目

[X]:Mask掩盖,能更有效学习

[CLS]:每个序列的第一个 token 始终是特殊分类嵌入(special classification embedding),即 CLS。 对应于该 token 的最终隐藏状态(即,Transformer的输出)被用于分类任务的聚合序列表示。如果没有分类任务的话,这个向量是被忽略的。

[SEP]:用于分隔一对句子的特殊符号。有两种方法用于分隔句子:第一种是使用特殊符号 SEP;第二种是添加学习句子 A 嵌入到第一个句子的每个 token 中, 句子 B 嵌入到第二个句子的每个 token 中。如果是单个输入的话,就只使用句子 A 。(我们这里是单个输入)

#return ["O", "B-PER", "I-PER", "B-ORG", "I-ORG", "B-LOC", "I-LOC", "X", "[CLS]", "[SEP]"]
return ["X", "B", "I", "E", "S", "O", "[CLS]", "[SEP]"]

TODO 非汉字字符串如何处理

模型

CRF

  1. 确定标签体系 BIO BIESO BIESO+ 大部分情况下,标签体系越复杂准确度也越高,但相应的训练时间也会增加。因此需要根据实际情况选择合适的标签体系。

  2. 确定特征模板文件 特征模版是一个文本文件,其中每行表示一个特征。CRF++会根据特征模版生成相关的特征函数。

#如下模板使用了unigram特征,并且仅以字符本身作为特征而不考虑其他特征。除当前字符外,还使用了其前后3个字,以及上下文的组合作为特征。
#Unigram
U00:%x[-2,0]
U01:%x[-1,0]
U02:%x[0,0]
U03:%x[1,0]
U04:%x[2,0]
U05:%x[-2,0]/%x[-1,0]/%x[0,0]
U06:%x[-1,0]/%x[0,0]/%x[1,0]
U07:%x[0,0]/%x[1,0]/%x[2,0]
U08:%x[-1,0]/%x[0,0]
U09:%x[0,0]/%x[1,0]

T**:%x[#,#]中的T表示模板类型,两个"#"分别表示相对的行偏移与列偏移。

一种是Unigram template:第一个字符是U,这是用于描述unigram feature(单字)的模板。

每一行 %x[#,#] 生成一个CRFs中的点(state)函数: f(s, o), 其中s为t时刻的的标签(output),o为t时刻的上下文.如CRF++说明文件中的示例函数:

func1 = if (output = B and feature="U02:那") return 1 else return 0

每一行模板生成一组状态特征函数,数量是L*N 个,L是标签状态数。N是此行模板在训练集上展开后的唯一样本数

它是由U02:%x[0,0]在输入文件的第一行生成的点函数.将输入文件的第一行"代入"到函数中,函数返回1;同时,如果输入文件的某一行在第1列也是“那”,并且它的output(第2列)同样也为B,那么这个函数在这一行也返回1。

另一种种是Bigram template(双字):第一个字符是B,每一行 %x[#,#] 生成一个CRFs中的边(Edge)函数:f(s', s, o), 其中s't – 1时刻的标签.也就是说,Bigram类型与Unigram大致机同,只是还要考虑到t – 1时刻的标签.如果只写一个B的话,默认生成f(s', s),这意味着前一个output token和current token将组合成bigram features。

  1. 处理数据文件 CRF模型的训练数据是一行一个token,一各序列(一句话)由多行token组成。
白 B
血 I
病 E
与 O
微 B
量 I
元 I
素 E
  1. 运行模型 在训练命令中,template_file是模板文件,train_file是训练语料,都需要事先准备好;model是CRF++根据模板和训练语料生成的文件,用于解码。 在测试命令中,model_file是刚才生成的model文件,test_file是待测试语料,“>result_file”是重定向语句,指将屏幕输出直接输出到文件result_file中。
# train
crf_learn <template_file> <train_file> <model_file>
# test
crf_test -m <model_file> <test_file> > result_file

扩展1: 结合规则进行改进

同一实体内不同字间的类型不同,则以字类数较多者为 实体开头的字必定为B-???格式 实体的开始和结尾都有特定的特征可以遵循(如停用词、动词等作为分界等) 固定实体后跟实体应为B-???格式(如省名后) 实体间间隔较小时可能合并为同一实体

扩展2: 结合分词及词性标注进行改进

看来单从字的角度着眼已然不够,于是试图利用分词和词性标注信息。利用工具对文本进行分词标注,每一行的token仍然是以单字为特征,中间加入词性的信息如下图所示。针对这样的信息构建新的模板,利用中间一列的信息,可以提高准确率。

Bi-LSTM-CRF

使用预训练字向量,作为embedding层输入,然后经过两个双向LSTM层进行编码,编码后加入dense层,最后送入CRF层进行序列标注

BERT

使用预训练的Bert中文模型作为embedding层

how to run

# 人民日报语料
python bert_ner.py --data_dir=data/ChinaDaily/ --bert_config_file=checkpoint/bert_config.json --init_checkpoint=checkpoint/bert_model.ckpt --vocab_file=data/vocab.txt --output_dir=./output/ChinaDaily/

# 白血病语料
python bert_ner.py --data_dir=data/bxb/ --bert_config_file=checkpoint/bert_config.json --init_checkpoint=checkpoint/bert_model.ckpt --vocab_file=data/vocab.txt --output_dir=./output/bxb/

# 添加blstm-crf层
python bert_blstm_crf_ner.py --data_dir=data/bxb/ --bert_config_file=checkpoint/bert_config.json --init_checkpoint=checkpoint/bert_model.ckpt --vocab_file=data/vocab.txt --output_dir=./output/bert_blstm_crf/

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