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Similitud semántica

La similitud semántica es una métrica definida sobre un conjunto de documentos o términos, donde la idea de distancia entre elementos se basa en la semejanza de su significado o contenido semántico [ cita requerida ] en contraposición a la similitud lexicográfica . Se trata de herramientas matemáticas utilizadas para estimar la fuerza de la relación semántica entre unidades de lenguaje, conceptos o instancias, a través de una descripción numérica obtenida de acuerdo con la comparación de información que respalda su significado o describe su naturaleza. [1] [2] El término similitud semántica a menudo se confunde con parentesco semántico. El parentesco semántico incluye cualquier relación entre dos términos, mientras que la similitud semántica solo incluye relaciones "es un" . [3] Por ejemplo, "coche" es similar a "autobús", pero también está relacionado con "carretera" y "conducir".

Computacionalmente, la similitud semántica puede estimarse definiendo una similitud topológica , mediante el uso de ontologías para definir la distancia entre términos/conceptos. Por ejemplo, una métrica ingenua para la comparación de conceptos ordenados en un conjunto parcialmente ordenado y representados como nodos de un grafo acíclico dirigido (por ejemplo, una taxonomía ), sería el camino más corto que une los dos nodos de concepto. Con base en análisis de texto, la relación semántica entre unidades de lenguaje (por ejemplo, palabras, oraciones) también puede estimarse utilizando medios estadísticos como un modelo de espacio vectorial para correlacionar palabras y contextos textuales de un corpus de texto adecuado . La evaluación de las medidas de similitud/relación semántica propuestas se evalúa a través de dos formas principales. La primera se basa en el uso de conjuntos de datos diseñados por expertos y compuestos de pares de palabras con estimación del grado de similitud/relación semántica. La segunda forma se basa en la integración de las medidas dentro de aplicaciones específicas como recuperación de información, sistemas de recomendación, procesamiento del lenguaje natural, etc.

Terminología

El concepto de similitud semántica es más específico que el de relación semántica , ya que este último incluye conceptos como antonimia y meronimia , mientras que la similitud no. [4] Sin embargo, gran parte de la literatura utiliza estos términos indistintamente, junto con términos como distancia semántica. En esencia, similitud semántica, distancia semántica y relación semántica significan: "¿Cuánto tiene que ver el término A con el término B?". La respuesta a esta pregunta suele ser un número entre −1 y 1, o entre 0 y 1, donde 1 significa una similitud extremadamente alta.

Visualización

Una forma intuitiva de visualizar la similitud semántica de los términos es agrupando los términos que están estrechamente relacionados y espaciando más los que están distantemente relacionados. Esto también es común en la práctica para los mapas mentales y los mapas conceptuales .

Una forma más directa de visualizar la similitud semántica de dos elementos lingüísticos se puede ver con el enfoque de plegado semántico . En este enfoque, un elemento lingüístico, como un término o un texto, se puede representar generando un píxel para cada una de sus características semánticas activas en, por ejemplo, una cuadrícula de 128 x 128. Esto permite una comparación visual directa de la semántica de dos elementos comparando representaciones de imágenes de sus respectivos conjuntos de características.

Aplicaciones

En informática biomédica

Las medidas de similitud semántica se han aplicado y desarrollado en ontologías biomédicas. [5] [6] Se utilizan principalmente para comparar genes y proteínas en función de la similitud de sus funciones [7] en lugar de su similitud de secuencia , pero también se están extendiendo a otras bioentidades, como las enfermedades. [8]

Estas comparaciones se pueden realizar utilizando herramientas disponibles gratuitamente en la web:

En geoinformática

La similitud también se aplica en geoinformática para encontrar características geográficas o tipos de características similares: [12]

En lingüística computacional

Varias métricas utilizan WordNet , una base de datos léxica de palabras en inglés construida manualmente. A pesar de las ventajas de contar con supervisión humana en la construcción de la base de datos, dado que las palabras no se aprenden automáticamente, la base de datos no puede medir la relación entre términos de varias palabras y vocabulario no incremental. [4] [18]

En el procesamiento del lenguaje natural

El procesamiento del lenguaje natural (PLN) es un campo de la informática y la lingüística. El análisis de sentimientos, la comprensión del lenguaje natural y la traducción automática (traducir automáticamente texto de un idioma humano a otro) son algunas de las principales áreas en las que se utiliza. Por ejemplo, al conocer un recurso de información en Internet, suele ser de interés inmediato encontrar recursos similares. La Web semántica proporciona extensiones semánticas para encontrar datos similares por contenido y no solo por descriptores arbitrarios. [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] Los métodos de aprendizaje profundo se han convertido en una forma precisa de medir la similitud semántica entre dos pasajes de texto, en los que cada pasaje se integra primero en una representación vectorial continua. [28] [29] [30]

En la correspondencia de ontologías

La similitud semántica juega un papel crucial en la alineación de ontologías , que tiene como objetivo establecer correspondencias entre entidades de diferentes ontologías. Implica cuantificar el grado de similitud entre conceptos o términos utilizando la información presente en la ontología para cada entidad, como etiquetas, descripciones y relaciones jerárquicas con otras entidades. Las métricas tradicionales utilizadas en la correspondencia de ontologías se basan en una similitud léxica entre las características de las entidades, como el uso de la distancia de Levenshtein para medir la distancia de edición entre las etiquetas de las entidades. [31] Sin embargo, es difícil capturar la similitud semántica entre entidades utilizando estas métricas. Por ejemplo, al comparar dos ontologías que describen conferencias, las entidades "Contribución" y "Artículo" pueden tener una alta similitud semántica ya que comparten el mismo significado. No obstante, debido a sus diferencias léxicas, la similitud lexicográfica por sí sola no puede establecer esta alineación. Para capturar estas similitudes semánticas, se están adoptando incrustaciones en la correspondencia de ontologías. [32] Al codificar las relaciones semánticas y la información contextual, las incrustaciones permiten el cálculo de puntuaciones de similitud entre entidades en función de la proximidad de sus representaciones vectoriales en el espacio de incrustación. Este enfoque permite una correspondencia eficiente y precisa de ontologías, ya que las incrustaciones pueden modelar diferencias semánticas en la denominación de entidades, como la homonimia, al asignar diferentes incrustaciones a la misma palabra en función de diferentes contextos. [32]

Medidas

Similitud topológica

Básicamente, existen dos tipos de enfoques que calculan la similitud topológica entre conceptos ontológicos:

Otras medidas calculan la similitud entre instancias ontológicas:

Algunos ejemplos:

Basado en el borde

Basado en nodos

Contenido basado en nodos y relaciones

Por pares

Grupo por grupo

Similitud estadística

Los métodos de similitud estadística se pueden aprender a partir de datos o pueden predefinirse. El aprendizaje de similitudes a menudo puede superar a las medidas de similitud predefinidas. En términos generales, estos métodos construyen un modelo estadístico de documentos y lo utilizan para estimar la similitud.

Similitud basada en semántica

Redes de similitud semántica

Patrones de oro

Los investigadores han recopilado conjuntos de datos con juicios de similitud sobre pares de palabras, que se utilizan para evaluar la plausibilidad cognitiva de las medidas computacionales. El estándar de oro hasta el día de hoy es una antigua lista de 65 palabras en la que los humanos han juzgado la similitud de las palabras. [57] [58]

Véase también

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Fuentes

Enlaces externos

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