Natural Language Processing (NLP)

5단 분석법

순서
분석
단어
내용
1
일반 명사
Natrual
자연의, 천연의
Language
언어
Processing
과정, 절차
NLP
자연어 절차?
2
고유 명사
NLP
인간의 언어 현상을 컴퓨터와 같은 기계를 이용해서 묘사할 수 있도록 연구하고 이를 구현하는 인공지능의 분야 중 하나
3
사용 이유
NLP
인간의 자연어와 컴퓨터의 데이터를 연결해서 처리하게 함으로써 컴퓨터의 자연어 처리 능력과 지능을 높이기 위해서
4
사용 방법
NLP
1. 텍스트 전처리 2. 텍스트 표현 3. 모델 학습 4. 모델 평가 및 튜닝
5
다른 기술과의 비교
NLP
-

정의

일반 명사

Natrual
자연의, 천연의
Language
언어
Processing
과정, 절차
NLP
자연어 절차?
Natural은 자연의, 천연의 라는 뜻을 가지고 있습니다.
Language는 언어라는 뜻을 가지고 있고, Processing은 과정, 절차라는 의미를 가지고 있습니다.
Natural Language Processing(이하 NLP)의 의미를 추측해보면, 자연어 절차라고 추측해 볼 수 있습니다.
고유 명사를 한 번 살펴볼까요?

고유 명사

NLP
인간의 언어 현상을 컴퓨터와 같은 기계를 이용해서 묘사할 수 있도록 연구하고 이를 구현하는 인공지능의 분야 중 하나
flowchart LR
    사용자 --> A["입력 (음성 또는 텍스트)"]
    A --> B["전처리"]
    B --> C["형태소 분석"]
    C --> V["벡터화"]
    V --> D["구문 분석"]
    D --> E["후처리"]
    E --> F["출력 (음성 또는 텍스트)"]
    F --> 사용자

    subgraph DataKnowledgeBase[Data / Knowledge Base]
        사전["형태소/어휘/전문 용어 사전"]
    end

    B --참조--> DataKnowledgeBase
    C --참조--> DataKnowledgeBase
    D --참조--> DataKnowledgeBase
Mermaid
복사
단계
설명
관계 및 데이터 흐름
예시
사용자 입력
사용자로부터 음성 또는 텍스트 입력을 받는 단계
사용자 → 입력 (음성 또는 텍스트)
사용자가 "What's the weather like today?"라고 텍스트로 질문
전처리
입력된 음성/텍스트를 처리하기 위해 전처리를 수행하는 단계
입력 (음성 또는 텍스트) → 전처리
"what's the weather like today?"로 소문자로 변환하고, "what's"를 "what is"로 표준화
형태소 분석
전처리된 데이터를 형태소(어절) 단위로 분석하는 단계
전처리 → 형태소 분석 Data / Knowledge Base (형태소/어휘/전문 용어 사전)
"what/PRON is/VERB the/DET weather/NOUN like/ADP today/NOUN"와 같이 단어를 품사 단위로 태깅
벡터화
형태소 분석된 텍스트를 숫자 벡터로 변환하는 단계
형태소 분석 → 벡터화
"What's the weather like today?" → [0, 1, 0, 2, ...] (단어 빈도 벡터)
구문 분석
형태소 분석 결과를 기반으로 구문(문장 구조)을 분석하는 단계
형태소 분석 → 구문 분석 Data / Knowledge Base (형태소/어휘/전문 용어 사전)
"What is the current state of the weather today?"와 같은 문장 구조로 해석
후처리
구문 분석 결과를 기반으로 후처리를 수행하여 최종 결과 생성
구문 분석 → 후처리
"Today's weather is sunny in Seoul"과 같이 답변을 생성
결과 출력
후처리된 결과를 사용자에게 전달하는 단계
후처리 → 출력 (음성 또는 텍스트) → 사용자
"Today's weather is sunny in Seoul"이라고 음성 또는 텍스트로 사용자에게 전달

참조에 대한 설명

참조 단계
설명
참조1 (전처리 단계)
입력된 텍스트 또는 음성 데이터를 표준화하거나 불필요한 요소를 제거하기 위해 데이터/지식 베이스를 참조합니다. 예를 들어, 특수 문자나 약어 등을 처리할 때 데이터베이스에 등록된 정보를 기반으로 표준화 작업을 수행합니다.
참조2 (형태소 분석 단계)
입력된 텍스트의 단어를 형태소 단위로 분해하고 어휘 정보를 확인하기 위해 데이터/지식 베이스를 참조합니다. 형태소 사전, 어휘 사전, 전문 용어 사전을 사용하여 정확한 형태소 분석을 수행하고, 필요한 경우 커스텀 용어 사전도 활용할 수 있습니다.
참조3 (구문 분석 단계)
형태소 분석 결과를 토대로 문장 구조를 분석하며, 문법적 규칙이나 특정 문장 구조를 이해하기 위해 데이터/지식 베이스의 문법 사전이나 규칙을 참조합니다. 이를 통해 올바른 문장 구조와 문맥을 파악하여 구문 분석을 개선합니다.
NLP는 인간의 언어 현상을 컴퓨터와 같은 기계를 이용해서 묘사할 수 있도록 연구하고 이를 구현하는 인공지능의 분야 중 하나 입니다.
NLP는 언어의 문법적 구조를 분석하고, 문장의 의미를 파악하며, 맥락을 이해하는 등 다양한 언어적 과제를 처리합니다.
예를 들어, 문서 요약, 기계 번역, 감성 분석, 질의응답 시스템, 음성 인식 등이 NLP의 대표적인 응용 분야입니다.
NLP의 목표는 컴퓨터가 사람의 언어를 이해하고, 자연스럽게 소통하며, 언어 데이터를 활용하여 유용한 정보를 제공하는 것입니다.
이를 위해서는 언어의 구조적 요소뿐만 아니라, 문화적, 사회적 맥락까지 고려해야 합니다.
NLP는 언어학, 컴퓨터 과학, 인공지능 등의 다양한 학문적 배경을 기반으로 하고 있으며, 최근 딥러닝 기술의 발전과 함께 크게 성장하고 있습니다.
'표준화'가 무엇인가요? 정규화랑 같은 단어인가요?
NLP에서 '표준화'와 '정규화'는 비슷해 보이지만 다소 차이가 있는 개념입니다.
표준화데이터의 일관성을 유지하기 위해 텍스트 형식을 일정하게 맞추는 작업을 의미합니다. 예를 들어, 대문자를 모두 소문자로 변경하거나, "u"를 "you"로 바꾸는 등의 작업이 포함됩니다. 표준화는 텍스트의 표현을 일정하게 유지하기 위해 진행되며, 특정 규칙이나 데이터베이스를 참조하여 단어의 의미가 유지되도록 변환합니다.
정규화는 일반적으로 데이터의 범위를 조정하여 숫자 데이터를 특정 범위(예: 0-1)로 맞추는 것을 의미합니다. NLP에서는 정규화라는 용어를 간혹 표준화와 비슷한 의미로 사용하기도 하지만, 정확히는 텍스트보다는 숫자형 데이터의 조정 작업에 가깝습니다.

사용 이유

NLP
인간의 자연어와 컴퓨터의 데이터를 연결해서 처리하게 함으로써 컴퓨터의 자연어 처리 능력과 지능을 높이기 위해서
NLP는 인간의 자연어와 컴퓨터의 데이터를 연결해서 처리하게 함으로써 컴퓨터의 자연어 처리 능력과 지능을 높이기 위해서 사용합니다.
이유
설명
자동화된 정보 처리
NLP를 통해 문서 분류, 키워드 추출, 요약 작성 등의 작업을 자동화할 수 있습니다. 이는 시간과 비용을 절감하고, 인간의 작업 부담을 줄여줍니다.
고급 검색 기능
NLP는 사용자가 입력한 자연어 질의를 이해하고, 이에 적절한 답변을 제공하는 고급 검색 기능을 제공합니다. 이는 검색 엔진이나 데이터베이스 시스템에서 매우 유용합니다.
언어 번역
NLP를 사용하면 서로 다른 언어 간의 번역을 자동으로 수행할 수 있습니다. 이는 글로벌 커뮤니케이션에서 큰 장점이 있고, 다양한 언어를 사용하는 사람들 간의 의사소통을 용이하게 합니다.
감성 분석
소셜 미디어, 리뷰 사이트, 고객 피드백 등의 텍스트 데이터를 분석하여 감성을 파악할 수 있습니다. 이를 통해 기업은 소비자들의 의견을 이해하고, 제품 및 서비스 개선에 반영할 수 있습니다.
대화형 AI
NLP는 챗봇이나 가상 비서와 같은 대화형 AI 시스템의 핵심 기술입니다. 이러한 시스템은 사용자의 질문에 자연스럽게 응답하고, 다양한 작업을 수행할 수 있도록 도와줍니다. 예를 들어, 일정 관리, 정보 검색, 간단한 문제 해결 등이 가능합니다.
음성 인식 및 변환
NLP는 음성 데이터를 텍스트로 변환하거나, 반대로 텍스트 데이터를 음성으로 변환하는 기술을 포함합니다. 이는 스마트 스피커, 음성 비서, 자동 전화 응답 시스템 등에서 사용됩니다.

사용 방법

NLP
1. 텍스트 전처리 2. 텍스트 표현 3. 모델 학습 4. 모델 평가 및 튜닝
두 가지 다른 벡터화 방법(BoW와 TF-IDF)을 사용하여 동일한 모델(다항 나이브 베이즈, MultinomialNB)의 성능을 비교하는 예시를 통해 NLP 를 이해해보도록 하겠습니다.

TensorFlow (Keras)

PyTorch

알면 좋은 정보

정보1

주요 개념과 기술

개념/기술
설명
토큰화 (Tokenization)
텍스트를 단어, 문장 등의 단위로 나누는 과정, 이후의 언어 분석 작업을 위한 기초
품사 태깅 (Part-of-Speech Tagging)
각 단어에 대해 품사를 태그하는 작업, 문장의 문법적 구조를 이해하는 데 중요
의존 구문 분석 (Dependency Parsing)
문장의 문법적 구조를 분석하여 단어들 간의 의존 관계를 파악하는 기술
단어 임베딩 (Word Embedding)
단어를 벡터 형태로 변환하여 단어 간의 의미적 유사성을 수치화, Word2Vec, GloVe, FastText 등이 대표적
시퀀스 투 시퀀스 (Sequence-to-Sequence)
입력 시퀀스를 다른 시퀀스로 변환하는 모델, 기계 번역, 텍스트 요약 등에 사용
Transformer 모델
병렬 처리가 가능하고 장기 의존성을 효과적으로 학습할 수 있는 모델 구조, BERT, GPT, T5 등이 대표적

정보2

주요 응용 분야

응용 분야
설명
기계 번역 (Machine Translation)
한 언어로 된 텍스트를 다른 언어로 번역하는 기술, 구글 번역, 딥L 번역 등이 널리 사용
텍스트 요약 (Text Summarization)
긴 문서를 짧게 요약하는 기술, 추출적 요약과 생성적 요약으로 나눌 수 있음
질의응답 시스템 (Question Answering)
사용자의 질문에 대해 정확한 답변을 제공하는 시스템, SQuAD 데이터셋을 이용한 QA 모델
감성 분석 (Sentiment Analysis)
텍스트의 감정을 분석하여 긍정, 부정, 중립 등의 감정을 분류하는 기술
대화 시스템 (Dialogue Systems)
챗봇이나 가상 비서와 같은 대화형 AI를 구축하는 기술, Siri, Alexa, Google Assistant 등이 대표적
음성 인식 및 변환 (Speech Recognition and Synthesis)
음성 데이터를 텍스트로 변환하거나 텍스트 데이터를 음성으로 변환하는 기술, 스마트 스피커, 음성 비서 등에서 사용

정보3

최신 연구와 동향

연구/동향
설명
사전 학습 모델 (Pre-trained Models)
대량의 텍스트 데이터로 사전 학습된 모델을 다양한 NLP 작업에 활용, BERT, GPT-3 등이 대표적
Few-shot Learning
소량의 데이터로도 모델이 새로운 작업을 학습할 수 있도록 하는 기술, 데이터 수집이 어려운 작업에 유용
멀티모달 학습 (Multimodal Learning)
텍스트뿐만 아니라 이미지, 음성 등 다양한 형태의 데이터를 동시에 처리하는 기술, Vision-Language 모델 등이 있음
공정성과 편향 (Fairness and Bias)
NLP 모델의 공정성과 편향 문제를 다루는 연구, 모델이 특정 그룹에 대해 편향된 결과를 내지 않도록 함
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