Tecnologías Avanzadas del Lenguaje Humano

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Créditos
5
Tipos
  • MIRI: Complementaria de especialidad (Ciencia de los Datos)
  • MAI: Optativa
Requisitos
Esta asignatura no tiene requisitos, pero tiene capacidades previas
Departamento
CS;TSC
Web
https://smedina-upc.github.io/ahlt/
This course offers an in-depth coverage of main basic tasks for Natural Language Processing. We will present fundamental models and tools to approach a variety of Natural Language Processing tasks, ranging from named entity recognition to syntactic processing and document classification. The flow of the course is along two main axis: (1) computational formalisms to describe natural language processes, and (2) statistical and machine learning methods to acquire linguistic models from large data collections and solve specific linguistic tasks

Profesorado

Responsable

  • Lluis Padro Cirera ( )

Otros

  • Bardia Rafieian ( )
  • Salvador Medina Herrera ( )

Horas semanales

Teoría
2
Problemas
0
Laboratorio
1
Aprendizaje dirigido
0
Aprendizaje autónomo
5.3

Competencias

Competencias Técnicas Genéricas

Genéricas

  • CG3 - Capacidad para la modelización, cálculo, simulación, desarrollo e implantación en centros tecnológicos y de ingeniería de empresa, particularmente en tareas de investigación, desarrollo e innovación en todos los ámbitos relacionados con la Inteligencia Artificial.

Competencias Técnicas de cada especialidad

Académicas

  • CEA3 - Capacidad de comprender los principios básicos de funcionamiento de las técnicas principales de Aprendizaje Automático, y saber utilizarlas en el entorno de un sistema o servicio inteligente.
  • CEA5 - Capacidad de comprender los principios básicos de funcionamiento de las técnicas de Procesamiento del Lenguaje Natural, y saber utilizarlas en el entorno de un sistema o servicio inteligente.

Competencias Transversales

Trabajo en equipo

  • CT3 - Ser capaz de trabajar como miembro de un equipo interdisciplinar ya sea como un miembro mas, o realizando tareas de direccion con la finalidad de contribuir a desarrollar proyectos con pragmatismo y sentido de la responsabilidad, asumiendo compromisos teniendo en cuenta los recursos disponibles.

Razonamiento

  • CT6 - Capacidad de evaluar y analizar de manera razonada y critica sobre situaciones, proyectos, propuestas, informes y estudios de caracter cientifico-tecnico. Capacidad de argumentar las razones que explican o justifican tales situaciones, propuestas, etc.

Analisis y sintesis

  • CT7 - Capacidad de analisis y resolucion de problemas tecnicos complejos.

Básicas

  • CB6 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
  • CB9 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Objetivos

  1. Learn to apply statistical methods for NLP in a practical application
    Competencias relacionadas: CEA3, CEA5, CT3, CB6, CB8,
  2. Understand statistical and machine learning techniques applied to NLP
    Competencias relacionadas: CEA3, CG3, CT6, CT7, CB6,
  3. Develop the ability to solve technical problems related to statistical and algorithmic problems in NLP
    Competencias relacionadas: CEA3, CEA5, CG3, CT7, CB6, CB8, CB9,
  4. Understand fundamental methods of Natural Language Processing from a computational perspective
    Competencias relacionadas: CEA5, CT7, CB6,

Contenidos

  1. Statistical Models for NLP
    Introduction to statistical modelling for language. Maximum Likelhood models and smooting. Maximum entropy estimation. Log-Linear models
  2. Distances and Similarities
    Distances (and similarities) between linguistic units. Textual, Semantic, and Distributional distances. Semantic spaces (WN, Wikipedia, Freebase, Dbpedia).
  3. Sequence Predicion
    Prediction in word sequences: PoS tagging, NERC. Local classifiers, HMM, global predictors, Log-linear models.
  4. Syntactic Parsing
    Parsing constituent trees: PCFG, CKY vs Inside/outside
    Parsing dependency trees: CRFs for parsing. Earley algorithm
  5. Document-level modelling
    Document representation: from BoW to NLU.
    Document similarities.
    Document classification.
  6. Deep Leaning approaches - Introduction
    Introduction to ANN for NLP
    Lexical semantics. Word Embeddings
  7. Deep Learning approaches - Word Sequences
    PoS tagging, NERC
  8. Deep Learning Approaches - Sentences
    Sentence similarity, sentence classification. LSTM. BERT. Sentence embeddings
  9. Deep Learning approaches - Document Level
    Document similarity, document classification, document embeddings - doc2vec
  10. Deep Learning Approaches - Machine Translation
    Neural Machine Translation

Actividades

Actividad Acto evaluativo


Course Introduction

Introduction to statistical modelling for language. Maximum Likelhood models and smooting. Maximum entropy estimation. Log-Linear models
Objetivos: 4 2
Teoría
2h
Problemas
1h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Distances and Similarities

Distances (and similarities) between linguistic units. Textual, Semantic, and Distributional distances. Semantic spaces (WN, Wikipedia, Freebase, Dbpedia).
Objetivos: 4 2
Contenidos:
Teoría
5h
Problemas
3h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Sequence Models in NLP

These lectures will present sequence models, an important set of tools that is used for sequential tasks. We will present this in the framework of structured prediction (later in the course we will see that the same framework is used for parsing and translation). We will focus on machine learning aspects, as well as algorithmic aspects. We will give special emphasis to Conditional Random Fields. Also Deep Learning models will be presented
Objetivos: 4 2
Contenidos:
Teoría
6h
Problemas
4h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Syntax and Parsing

We will present statistical models for syntactic structure, and in general tree structures. The focus will be on probabilistic context-free grammars and dependency grammars, two standard formalisms. We will see relevant algorithms, as well as methods to learn grammars from data based on the structured prediction framework. Sentence similarity, sentence classification. LSTM. BERT. Sentence embeddings
Objetivos: 4 2
Contenidos:
Teoría
6h
Problemas
3h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Document-level modelling

Document representation: from BoW to NLU. Document similarities. Document classification document embeddings - doc2vec
Objetivos: 4 2
Contenidos:
Teoría
4h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Neural Machine Translation

Neural Machine Translation
Objetivos: 4 2
Contenidos:
Teoría
4h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Final Exam


Objetivos: 4 2 3
Semana: 15
Teoría
3h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
10.5h

Project


Objetivos: 4 2 1
Semana: 16
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
45h

Metodología docente

The course will be structured around four different linguistic analysis levels: word level, phrase level, sentence level, and document level. Typical NLP tasks and solutions corresponding to each level will be presented.
The first half of the course is devoted to "classical" statistical and ML approaches. The second half of the course revisits the same levels under a deep learning perspective

Theoretical background and practical exercises will be developed in class.

Finally, students will develop a practical project in teams of two students. The goal of the project is to put into practice the methods learned in class, and learn how the experimental methodology that is used in the NLP field. Students have to identify existing components (i.e. data and tools) that can be used to build a system, and perform experiments in order to perform empirical analysis of some statistical NLP method.

Método de evaluación

Final grade = 0.5*FE + 0.5*LP

where

FE is the grade of the final exam

LP is the grade of the lab project

Bibliografía

Básica:

Web links

Capacidades previas

- Although not mandatory, familiarity with basic concepts and methods of Natural Language Processing is strongly recommended

- Good understanding of basic concepts and methods of Machine Learning.

- Advanced programming skills.