自然言語処理は、計算言語学と機械学習およびディープラーニングを組み合わせ、口頭および書面の人間の言語をコンピュータが理解できるようにする人工知能 (AI)の一分野です。
NLPは、トークン化、ステミング、レンマ化などのデータ準備手法によって非構造化の言語データを構造化フォーマットに変換し、その後AIモデルを用いて音声やテキストデータを解釈し、関係性を発見し、新たな言語データを生成します。
自然言語理解(NLU)は構文解析や意味解析を用いて文から意味を抽出し、文書分類や感情分析といったタスクに利用されます。一方、自然言語生成(NLG)はデータ入力に基づいてコンピュータがテキスト応答を生成するための手法を指します。
一般的なNLPの応用例には、音声認識、話者認識、固有表現抽出、感情分析、文書分類、テキスト要約、機械翻訳などがあり、金融、製造、情報技術などの業界で利用されています。
一般的な前処理手法には、トークン化(テキストを文や単語に分割する処理)、ステミング(単語を語幹に還元する処理)、レンマ化(語彙解析に基づき語形変化を原形に戻す処理)、Word2vec(単語を数値ベクトルに変換する手法)、およびn-gramモデリングなどがあります。
NLPのモデルは、ロジスティック回帰や決定木といった古典的な機械学習アルゴリズムから、畳み込みニューラル ネットワーク (CNN)、リカレントニューラル ネットワーク(RNN)、オートエンコーダーなどのディープラーニングアーキテクチャ、そしてBERTやChatGPTのようなトランスフォーマーモデルに至り、これらは大規模言語モデルの基盤を成します。
MATLABは、テキストデータにはText Analytics Toolbox、音声データにはAudio Toolboxを用いて、前処理、特徴抽出、機械学習やディープラーニングによるモデル学習までの完全なNLPパイプラインを実現でき、BERTやVGGishなどの事前学習済みモデルへのアクセスも提供します。
転移学習は、事前学習済みの大規模言語モデルを活用して特定の自然言語処理の問題に適用するためにモデルを適応させる手法です。たとえば、特定の言語や分類タスク向けにBERTモデルをファインチューニングすることが含まれます。