自然语言处理在文本情感分析领域应用综述

王颖洁，朱久祺，汪祖民，白凤波，弓 箭

（1.大连大学信息工程学院，辽宁大连 116622；2.中国政法大学证据科学研究院，北京 100088；3.中科金审（北京）科技有限公司自然语言处理部，北京 100088）

0 引言

随着计算机技术的发展，互联网的人数高速增长，截至2021 年1 月，互联网用户数量为46.6 亿，而社交媒体用户数量为42 亿。全球有52.2 亿人使用手机，相当于世界总人口的66.6%。自2020 年1 月以来，手机用户数量增长了1.8%（9 300 万），而移动连接总数（一人拥有多部设备）增长了1.9%（7 200 万），截止2021 年1 月达到80.2 亿。90%的互联网用户通过智能手机上网，但2/3 的人同时表示，他们使用笔记本电脑或台式电脑上网。由此，互联网每天都会产出难以想象的数据量。据Facebook 统计，Facebook 每天产生4 PB 的数据，包含100 亿条消息，以及3.5 亿张照片和1 亿小时的视频浏览。可见在这样数据量的背景下，给了人工智能高速发展的机会，而人工智能的发展也会深深改变人们的生活方式。

自然语言处理（Natural Language Processing，NLP）是人工智能领域的一个重要方向，是一门研究如何让计算机听懂人类语言的学科。随着使用网络的人数增加，越来越多的网民可以在微博等平台上发表自己的观点，传播自己的想法和意见。因此在各大平台分析用户的语言中的情感色彩和具有倾向性的言论：对商家和企业而言，知道客户的喜好情感，有助于商家推出新的产品，改进自身的服务；在情感宣泄方面，如果能够从文字中知道用户的喜怒哀乐，那么计算机也可以充当一个情绪陪伴者和宣泄的窗口，或许能给心理疾病患者提供帮助。

因此在现阶段，通过自然语言处理，得到情感分析的结果是有重大意义的。

1 NLP文本预处理

情感分析前的第一步，需要对文本进行预处理，一个好的文本处理可以事半功倍。

1.1 分词、停用词、词典

分词是自然语言处理的第一步，也是比较重要的一步，NLP 常用的分词算法可以分为三类：1）基于词典的分词，基于字典、词库匹配的分词方法；2）基于统计的分词，基于词频度统计的分词方法；3）基于规则的分词，基于知识理解的分词方法。

jieba 中文分词工具是一款广泛使用、分词效果较好的分词器，在jieba 分词中有三种分词模式：1）精确模式，试图将句子最精确地切分开，适合文本分析；2）全模式，把句子中所有可以成词的词都扫描出来，速度非常快，但是不能解决歧义问题；3）搜索引擎模式，在精确模式的基础上，对长词再次进行切分，以提高召回率，适合搜索引擎分词。分词时，在面对一些专有名词的时候，分词效果不太理想，此时可以引入用户的自定义词典，人工划分出词语，字典一般为txt 格式，导入较为简单。实际应用中，很多语气助词或者人称代词都不是需要关心的，在最终的结果中希望能够将其过滤掉，这时就需要建立停用词词典，可以从网络上下载停用词词典，也可以自己定义，在分词时，会把停用词字典中的词过滤掉，改善分词的效果。除此之外，在不同的领域会有不同的词典，有依据术语学理论制定的术语词典、态度词典、扩展情感词典、基于超短评论的图书领域情感词典，等。

1.2 命名体识别

命名实体识别是一种信息抽取技术，用来解决互联网如今有大量信息资源的同时也造成信息过载的问题。第六届MUC 会议（the sixth Message Understanding Conferences，MUC-6 第一次提出命名实体识别，在自然语言处理中已经被广泛使用，信息抽取就是从非结构化的文本中（如新闻）抽取结构化的数据和特定的关系。识别文本中的人名、地名、时间等实体的名称，就叫作命名实体识别。最初MUC-6 定义的识别的名词是人名、地名、机构名，随着使用的普及，对于不同的领域，划分的名词有了更详细的划分，在划分地名领域里加入了国家名、街道名等；在划分社交媒体领域里加入了电影名、邮箱名等。

命名实体识别的方法分为三类：

1）基于词典和规则的方法，这是提出命名实体概念后，最早提出的方法。这个方法需要构造大量的词典和规则集，多采用语言学家的规则模板，选取标点符号、关键字、中心词、指示词等特征，以模式和字符串匹配为手段，将识别对象放入对应的字典中进行匹配，需要经过多次修正和匹配，这种方法非常依赖规则和具体语言，领域和风格难以覆盖所有情况，导致只适合小规模的数据，而且系统移植性不强，遇到新的问题就需要构造新的词典，设定新的规则，系统建设周期长，代价高昂。随着机器学习的出现和发展，进行命名实体识别的任务也考虑使用机器学习的方法。

2）基于机器学习的方法，将命名体识别看作一个序列标注问题。常使用的序列标注模型有：隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model，HMM）、最大熵马尔可夫模型（Maximum Entropy Markov Model，MEMM）、条件随机场（Conditional Random Field，CRF）、支持向量机（Support Vector Machines，SVM）等。冯静等基于HMM 的桥梁检测文本的命名实体识别，以HMM 结合桥梁检测领域的词汇规则，在标注实验中取得了较好的效果；邵诗韵等基于CRF的电力工程标书文本实体识别方法，结合电力领域的规则，解决在工程中地名等实体的识别效果并不理想的问题；扈应等提出了一种结合CRF 的边界组合命名实体识别方法，能够有效地识别生物医学文献中的嵌套和不连续性实体。

3）基于深度学习的方法，是在神经网络逐渐发展成熟后提出的，词向量的出现，可以解决高维空间的数据稀疏问题，也可以加入更多的特征。冯艳红等提出一种基于双向长短期记忆（Bi-directional Long Short-Term Memory，BiLSTM）神经网络的命名实体识别方法，准确率比起传统方法有所提升。此外，最近也出现很多利用BERT（Bidirectional Encoder Representations from Transformers）、长短期记忆（Long Short-Term Memory，LSTM）网络、Transformer 等预训练模型，结合自注意力机制、迁移学习等来提高命名实体识别准确率的方法。罗熹等在采用BiLSTM-CRF 模型的基础上，引入自注意力机制提升了中文临床命名实体的识别能力；郑洪浩等改进了Transformer 的编码器，命名为Transformer-P，结合BERT 的升级模型XLNET（transformer-XL fixed length context NET）模型和CRF 提出了XLNET-Transformer-P-CRF（XLNET Transformer Position CRF），模型改进了Transformer模型不能获得相对位置信息的缺点；董哲等提出了一种基于BERT 和对抗训练的命名实体识别方法，在食品领域准确度有所提升；王子牛等提出了基于BERT 和BERTBiLSTM 的BERT-BiLSTM-CRF 命名实体识别方法，并和CRF、卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）、LSTM 等方法作了对比，得到了更高的准确率。

也有很多公司已经开发了以Python 语言为基础的语义处理库，例如Aipnlp、BosonNLP。Aipnlp 是百度云自然语言处理的软件开发工具包（Software Development Kit，SDK），调用这个库可以获得百度云的相关服务，用来对文本进行词性标注统计和情感分析；BosonNLP 对文本进行语义聚类，同时也提供了情感分析、分词、词性标注、提取关键词、语义联想等功能，其中的情感分析接口，用微博、新闻、汽车、餐饮等不同行业语料进行标注和机器学习，调用时请通过URL 参数选择特定的模型，以获得最佳的情感判断准确率，把情绪分为正面和负面两类。使用开源的应用程序编程接口（Application Programming Interface，API）也可以帮助开发者提高开发的效率。

2 基于情感词典的情感分析法

基于情感词典的情感分析法利用情感词典获取文档中情感词的情感值，再通过加权计算来确定文档的整体情感倾向。这个方法可以对词语进行情感界定，易于分析和读者理解，如果这个词典内容足够丰富，就可以获得较好的情感分析效果；同时，情感词典不止可以考虑到文本内容，包括颜文字、文字表情等都可以进行情感分析，在性能上有较好的结果。

情感词典的一般执行过程如图1 所示。首先是将文本输入，通过对数据的预处理（包含去噪、去除无效字符等），接着进行分词操作，然后将情感词典中不同类型和程度的词语放入模型中进行训练，最后根据情感判断输出情感类型。

图1 基于情感词典的情感分析法一般流程Fig.1 General flow of sentiment analysis based on sentiment dictionary

英文的情感词典起步较早，相对来说也比较成熟。Cynthia对早期的英文情感词典进行了完善，增加其对自然语言样本的适用性。国外最早出现的英文情感词典是SentiWordNet，除此之外常用的有General Inquirer、Opinion Lexicon 和 MPQA（Question and Answer from Multiple Perspectives）等；中文情感词典应用比较广泛的有知网词典HowNet 和大连理工大学的中文情感词汇本体库等。

为了解决在日常表达中中英文混合的情况，栗雨晴等构建双语多类情感词典，提出基于双语词典的情感分析方法和基于

K

近邻分类算法对微博的文字分析，在多类情感分析和分类结果上都取得了不错的效果。微博的数据量对情感分析来说是巨大的资源，面对微博大量的数据，赵妍妍等基于文本统计算法，用微博大量的数据构建了一个10 万词语的超大情感词典，性能超过其他中文词典，在针对微博的情感分类中，效果有了很大提升。万岩等提出在情感词典基础上，加入表情符号、网络用语等得到一个多类情感词典，利用微博的数据建立新的情感分析模型，有效提升了细粒度情感分类的准确率。邱全磊等在情感词典里加入了颜文字和语气词，然后提出了一种新的计算情感值的方法，这个方法在计算时考虑了颜文字标签和语气对情感的影响。高华玲等在通用词典的基础上，针对用户评论的情感分析，加入短语词典、否定词词典和副词词典等特殊词典。Asghar 等整合了表情符号、修饰语和领域特定术语来分析在线社区发布的评论，克服了以往方法的局限性，和基准方法相比，在考虑表情符号、修饰词、否定词和领域特定术语后，情感分析性能得到了提高。Cai 等提出在面对不同的领域时使用不同的情感词典，将这个领域独有的一些新词或专业词包含在词典中，将SVM 和梯度下降树（Gradient Boosting Decision Tree，GBDT）结合在一起，可以获得更好的性能。吴杰胜提出了可以同时使用多部情感词典，因此专门开发了六部情感词典并结合语义规则，提高了中文微博情感分析的准确性。

如今的大部分情感词典都是中文或者英文的，小众语言的词典非常少，文献［23］提出了用数据挖掘的方法搭建了一部韩语情感词典DecoSelex。Thien 等提出一种适用于越南语的情感词典，涵盖了超10 万个越南语的情感词汇。Wu等利用网络资源建立了一部俚语词典SlangSD，来衡量用户的情绪。

新词语的出现速度是很快的，相同的词也可能会被赋予新的含义，为了将这些新词扩充到情感词典中，季鹏飞等提出了基于共现概率训练的情感词典扩充方法，先文本预处理，使用共现概率以及新词情感概率判断新词的情感倾向，最后把新词加入词典。李永帅提出了基于BiLSTM 的动态情感词典构建方法，改进CBOW（Continuous Bag of Words）模型为ECBOW（Emotional CBOW）模型实现一个动态情感词典。Zhang 等基于已构建好的程度副词词典、网络词词典、否定词词典等相关词典，用微博文本进行训练，得到更新后的情感值。郑赛乾基于Word2vec 的情感词典构建子系统，通过提取用户聊天中的有效信息，帮助用户构建自己的情感词典，提取情感更加准确。Bravo-Marques 等提出了一种从时变分布词向量中训练增量词的情感分类器，自动地从Twitter 流中提取不断更新的情感词汇，得到基于增量词向量的时变情感词典。

但是基于情感词典的方法过度依赖于情感词典的创建，始终有作为字典的局限，并且对于成语、歇后语等的识别效果并不理想；在今天这样的信息时代，每天都会有新的词产生，有旧的词淘汰，现实中做不到每天都对词典进行更新；同时，这个方法也没有考虑词语之间的关系，没有联系上下文，导致词语的情感值不会根据文章或语句作动态的变化；情感词典的移植性也较差，一个词在不同时间、不同的语言、不同的文化中，所蕴含的意思并不相同，所以有更多的研究者开始着手基于机器学习的研究。

3 基于机器学习的情感分析法

机器学习算法（Machine Learning algorithm，ML）是一类算法的总称，可以看成机器学习就是寻找一个函数，输入海量的数据，输出是的结果，可以是分类、预测等，并追求把这个函数运用到新的样本数据上，也能得到想要的结果。基于机器学习的情感分析法，就是构造一个模型（这个模型就是一个函数的集合，只是太过复杂），输入大量有标签或者没有标签的语言信息，使用机器学习的算法，提取特征，找出代价函数最小的结果作为输出。比起使用情感词典的方法，机器学习不依赖人工搭建，节省了大量人力，通过数据库，可以及时对词库进行更新。

在机器学习中，

K

最邻近（

K

-Nearest Neighbor，

K

NN）算法、朴素贝叶斯（Naive Bayesian，NB）和SVM 是常用的学习算法。在ML 中，SVM 和NB 对于文本数据的分类效果较好。

3.1 支持向量机

机器学习中大部分的情感分类方法都离不开SVM 和NB。SVM 是一种二分类模型，SVM 的学习策略就是间隔最大化，它的基本模型是定义在特征空间上的间隔最大的线性分类器，这是它和感知机的区别，而为了解决非线性的分类问题，SVM使用核函数解决了SVM无法处理非线性可分的问题。

SVM 学习的基本想法是求解能够正确划分训练数据集并且几何间隔最大的分离超平面，如图2 所示，

w

*

x

+

b

=0 即为分离超平面，对于线性可分的数据集来说，这样的超平面有无穷多个（即感知机），但是几何间隔最大的分离超平面却是唯一的。对于基于SVM的分类学习而言，问题已经从找到一个最好的划分超平面转换为了找到样本空间里的最大化间隔。

图2 支持向量机Fig.2 Support vector machine

对于输入空间中的非线性分类问题如图3 所示，无论怎样一个线性超平面都无法很好地将样本点分类，所以在此引入核函数，核函数的主要作用是将样本从原始空间映射到一个更高维的特征空间，使得样本在这个特征空间内线性可分。具体的数学推导这里不做赘述，可以参考文献［31］或者其他相关书籍。

图3 非线性可分Fig.3 Non-linear separable

3.2 朴素贝叶斯

贝叶斯分类是一类分类算法的总称，这类算法均以贝叶斯定理为基础，故统称为贝叶斯分类。核心公式如式（1）所示：

朴素贝叶斯（Naive Bayes，NB）是在贝叶斯分类的基础上进行了相应的简化，即假定给定目标值时属性之间相互条件独立。虽然这个简化方式在一定程度上降低了贝叶斯分类的分类效果，但是在实际的应用场景中，极大地简化了贝叶斯分类的复杂性。肖铮详细介绍了NB 的原理和应用，并和

K

NN 和决策树（Decision Tree）作了比较；李静梅等在特征独立性假设的基础上，加入期望值最大算法，扩展了NB 分类器的应用，提高了NB 分类器的分类精度。彭子豪等提出了一种基于TFIDFCF（Term Frequency Inverse Document Frequency Category Frequency）特征加权的并行化NB 文本分类算法，提高了训练速度和精度。

3.3 机器学习情感分析

杨爽等提出基于SVM 的情感分类方法，这个方法以词性特征、情感特征、句式特征、语义特征等作为依据，进行5 级情感分类，得到了82.40%的准确率。杨妥等将SVM和LSTM 方法相结合建立SVM-LSTM 模型，用这个模型和传统的SVM 模型、BP（Back Propagation）模型、SVM-BP 模型作比较，发现这个方法实验结果的均方差（Mean Square Error，MSE）达到了0.172 2，比传统模型的均方差减小了约0.083。孙翌博等提出一种基于SD-LS-SVM（Simple optimization of Dynamic confidence interval for Least Squares SVM）算法的评论情感分析模型，先构建词网，再用上下文分析技术计算待检测评论中分词的评分，提取评论数据的特征向量。对最小二乘支持向量机（Least Squares-SVM，LS-SVM）进行基于置信区间简单动态优化的向量修剪，由改进的SD-LS-SVM 算法对评论数据进行情感分类，准确率可以到85%。张成博在SA-SVM（Simulated Annealing-SVM）基础上提出FV-SA-SVM（Frequency Variance-Simulated Annealing-SVM）模型结合

K

-Means 算法来判断文本是否消极，首先对影评进行预处理，然后使用FV-SA-SVM 把文本划分为积极或者消极，分类的准确率达到94.7%。Hasan 等利用Twitter 的数据，结合SVM 和朴素贝叶斯构建了一个情感分析器，并和仅适用SVM 或者NB 的情感分析器作了比较。Baid 等对比了伯努利朴素贝叶斯（Bernoull NB，BNB）、决策树、SVM、最大熵（Maximum Entropy，ME），以及多项式朴素贝叶斯（Multinomial NB，MNB）在情感分类中的效果，MNB 得到了最好的88.5%。Ahmad 等结合SVM 提出了优化的情感分析框架OSAF（Optimized Sentiment Analysis Framework），该框架使用了SVM 网格搜索技术和交叉验证。Mathapati 等提出一种基于表情符号的情绪分析法，讨论了符号表情在情绪分析中的作用。Birjali 等提出了一种基于WordNet 语言学英语词典训练集的语义分析计算算法，使用机器学习算法SVM 和NB相结合自动检测强关联消极推文。

基于机器学习的情感分类法比起构建情感词典有一定的进步，但是还是需要人工对文本特征进行标记，人为的主观因素会影响的最后的结果；其次，机器学习需要依赖大量的数据，很容易产生无效的工作，执行的速度会很慢，如果模型的效率不高，难以适应如今信息量爆炸的时代，这类方法在进行情感分析时常常不能充分利用上下文文本的语境信息，对准确性会造成影响。

基于机器学习的情感分析方法在Twitter 数据集上获得的性能对比如表1 所示。

表1 基于机器学习的情感分析的实验结果 单位：%Tab 1 Experimental results of sentiment analysis based on machine learning unit：%

因此，为了解决以上的这些问题，开始基于深度学习研究新的方法，并取得了很多成果。

4 基于深度学习的情感分析法

深度学习其实是机器学习的一个子集，是多层神经网络在学习中的应用，覆盖了多个领域，涉及到较多知识，解决了以往的机器学习难以解决的大量问题，在图像、语音处理和情感分析领域取得了较好的效果，所以被人单独拿出来作为一门学科。目前深度学习模型包括CNN、循环神经网络（Recurrent Neural Network，RNN）、LSTM、Transformer、BiLSTM、门控循环单元（Gate Recurrent Unit，GRU）和注意力机制等。

神经网络的基本结构是输入层、隐藏层、输出层，如图4所示，输入层的每个神经元都可以作为一个对象的特征，隐藏层可以有一层或者多层，它就像一个黑盒子，不直接接收外界信号，也不向外界发送信号，它把输入转化为输出层可以使用的东西，输出层把隐藏层的结果转化为需要的结果。

图4 神经网络结构Fig.4 Neural network structure

4.1 深度学习常用模型

情感分析大部分都是建立在CNN、RNN、LSTM 等基本神经网络的基础上的，在这里先做一个简单介绍。

CNN 如图5 所示，与普通神经网络相似，它们都由具有可学习的权重和偏置常量的神经元组成。每个神经元都接收一些输入，并做一些点积计算，输出是每个分类的分数，普通神经网络里的一些计算技巧到这里依旧适用。CNN 的基本结构为卷积层、池化层、全连接层。

图5 CNN结构Fig.5 CNN structure

CNN的输出都是只考虑前一个输入的影响而不考虑其他时刻输入的影响，前后的信息是不相关的，在一些需要之前信息作为参考的场景，效果不佳，所以又提出了RNN 模型，如图6所示，上一时刻的

S

作为

S

的输入，保留了之前的信息。

图6 RNN结构Fig.6 RNN structure

在有些情况下，为了解决RNN 可能会出现的梯度消失或者梯度爆炸问题，又提出了LSTM 模型如图7 所示。和RNN 相比，LSTM 只是运算的逻辑变了，也就是神经元的内部运算公式变了，但是结构并没有变，因此RNN 的各种结构都能通过LSTM 来替换。

图7 LSTM结构Fig.7 LSTM structure

4.2 基于深度学习的分词及情感词典构建

分词、停用词、情感词典作为情感分析最基本的方法，如果能够在特定的领域构造一个专用的词典，假如这个词典的足够庞大，那么也可以得到较好的情感分析结果，出于这个想法，以深度学习为基础构造词典的想法就产生了。胡家珩等为解决训练神经网络分类器中训练语料不足和词向量的语义相关性无法区分情感信息的问题，利用词向量方法将文本信息映射到向量空间，借助已有的通用情感词典，自动标引训练语料，按照9∶1 的比例构建训练集和预测集，构建深度神经网络分类器，判断情感极性后，构建情感词典；赵天锐等提出了Word2vec 和深度学习相结合的针对韩语的情感词典构建方法，这个方法先将已有的韩语情感词典合并，之后构建词向量模型，将词向量输入神经网络进行训练，构建情感分类器，利用神经网络对影评中单独出现的词汇进行情感倾向判别，最后整理得到所需的情感词典。

4.3 单一神经网络

在深度学习中，CNN 取得了较好的效果，但是CNN 没有考虑到文本的潜在主题，Dwivedi 等提出一种基于受限玻尔兹曼机（Restricted Bolzmann Machine，RBM）的规则模型，用于分析句子的情感分析。曹宇等提出一种基于BGRU（Bidirectional Gated Recurrent Unit）的中文文本情感分析方法，首先将文本转换为词向量序列，然后利用BGRU 获得文本的上下文情感特征，最后由分类器给出文本的情感倾向，F1 值达到了90.61%，在准确率和训练速度上都大于CNN 方法。RNN 结构中，输出不止取决于当前输入，之前的输入也会考虑到，就实现了联系上下文的效果。Can 等提出了一种基于RNN 框架的受限数据框架，使用最大数据集的语言来构建单个模型，并将其重用于资源有限的语言，对小语种的情感分析有更好的效果。潘红丽基于RNN，结合LSTM网络，对于英文文本中的情感信息，准确率达到94.5%。LSTM 是RNN 的一种特殊结构，为了提高训练速度，减少计算成本和时间，Wang 等提出了一个基于注意力的LSTM 面向方面层次情感的记忆网络分类，在LSTM 的基础上进行感情分类；Gopalakrishnan 等提出了6种不同参数的精简LSTM，使用Twitter 数据集，比较了这几种LSTM 的性能区别，为LSTM 建立最佳的参数集合；Chen 等基于推特和微博的数据提出了一种新的情感分析方案，关注表情对于情感的影响，通过参加这些双义表情训练一个情感分类器，嵌入基于注意力的长短时记忆网络，对情感分析有较好的指导作用。

4.4 单一神经网络与注意力机制

在以上单一神经网络的基础上，引入注意力机制，注意力模型最初被用于机器翻译，现在已成为神经网络结构的重要组成部分，并在自然语言处理领域有着大量的应用。注意力模型借鉴了人类的注意力机制，能从众多信息中选择出对当前任务目标更关键的信息，在情绪分析中可以更加关注代表情绪的词汇。Wei 等提出BiLSTM 网络与多极化正交注意力机制相结合，用于隐式情感分析。Yadav 等提出双向注意力机制和GRU 相结合进行情绪预测，在restaurant 16 数据集中取得了89.3%的准确率。Baziotis 等基于LSTM，从Twitter 上下载数据，引入注意力机制，放大最重要的词语的贡献来得到更好的效果。Liu 等提出了一种新的基于内容注意的基于方面的情感分类模型，该模型具有两种注意增强机制：句子层面的内容注意机制能够从全局的角度捕捉特定方面的重要信息，而语境注意机制则负责同时考虑词语的顺序及其相关性。Chen 等采用多注意机制捕获远距离分离的情感特征，对不相关信息具有更强的鲁棒性，通过对记忆的多重关注来提取重要信息，并结合不同关注点的特征来预测最终情感。Liang 等针对目前研究中注意机制更多地与RNN 或LSTM 网络相结合，这种基于神经网络的结构通常依赖于复杂的结构，不能对句子中的单词进行平行化的问题，提出了一种多注意神经网络MATT-LSTM（Multi ATTention LSTM）进行基于方面的情感分类。该方法无需使用任何外部解析结果，即可通过多注意机制捕获更深层次的情感信息，明确区分不同方面的情感极性并和ATT-LSTM（ATTention LSTM）网络作了比较。Sangeetha 等提出采用多层注意力机制并行处理句子输入序列，并使用不同的剪枝比例来提高准确率，随后把多层的信息融合并把结果作为输入馈送到LSTM 层，多层融合的LSTM 比一般的自然语言处理方法的结果更好。

4.5 混合神经网络

除了对单一神经网络和加入自注意力机制的研究外，有不少学者在考虑了不同神经网络的优点后将这些结合起来，取长补短，并用于情感分析。Basiri 等提出一种基于注意力的双向CNN-RNN 深度模型（Attention based Bidirectional CNN-RNN Deep Model，ABCDM）。ABCDM 利用两个独立的双向LSTM 和GRU 层，通过考虑两个方向上的时间信息流来提取过去和未来上下文；同时，在ABCDM 双向层的输出中应用注意机制，对不同的词语进行或多或少的强调。Rehman等提出了一种利用LSTM 和深度CNN 模型的混合模型，首先使用Word2vec 方法训练初始词嵌入，然后将卷积提取的特征集与具有长期依赖性的全局最大池层相结合；该模型还采用了dropout 技术、归一化和校正线性单元来提高精度。杜永萍等提出一种基于CNN-LSTM 模型的短文本情感分类方法，利用CNN，引入LSTM，并和用3D 卷积代替2D 卷积的E-LSTM（Embedding LSTM）方法作了比较，在此基础上再引 出BiE-LSTM（Bi-directional Embedding LSTM）。Minaee等提出了基于CNN 和BiLSTM 模型的情感分析方法，一个用于捕获数据的时间信息，另一个用于提取数据的局部结构，效果要优于单纯使用CNN-LSTM 模型；Li 等提出了一种基于认知脑边缘系统（Hierarchal Attention BiLSTM based on Cognitive Brain，ALCB）的层次注意BiLSTM 模型，结合随机森林算法的多模态情感分析方法。黄山成等提出一种基于EBA（ERNIE2.0-BiLSTM-Attention）的隐式情感分析方法，能够较好捕捉隐式情感句的语义及上下文信息，有效提升隐式情感的识别能力，最后在SMP2019 公开数据集上取得较好分类效果，分类模型准确率达到82.3%。徐超等提出了一种基于MAML（Model Agnostic Meta Learning）与BiLSTM的情感分类方法，使用梯度下降更新参数，相较于现在流行的模型，在情感数据集上，准确率、召回率和F1 值分别提升了1.68 百分点、2.86 百分点和2.27 百分点。程艳等提出一种基于注意力机制的多通道CNN 和双向门控循环单元，这个方法解决了传统RNN 模型存在的梯度消失或梯度爆炸问题，而且还能很好地弥补CNN 不能有效提取上下文语义信息的问题，引入注意力机制，更好地提取句子的局部特征。李卫疆等提出了一种基于多通道双向长短期记忆网络的情感分析模型（Multi-BiLSTM），取得了比普通BiLSTM 更好的效果，并和SATT-BiLSTM（Self Attention BiLSTM）作了比较。Wang 等提出维度情感分析，该模型由区域CNN 和LSTM 两部分组成，是一种树状结构的区域CNN-LSTM 模型，并和T-LSTM（Tree LSTM）模型作了比较。

4.6 预训练模型

预训练模型是指用数据集已经训练好的模型，研究者希望花了很多时间训练的模型可以保留下来，在遇到类似情况的时候，可以调整参数后直接使用，就节约了再训练的时间，也能得到较好的结果。最新的预训练模型有：ELMo（Embeddings from Language Models）、BERT（Bidirectional Encoder Representation from Transformers）、XLNET、ALBERT（A Lite BERT）、Transformer 等。

赵亚欧等提出基于ELMo 和Transformer 的混合模型，并引入LSTM 和多头注意力机制用于情感分类，解决了双向语义和一词多义的问题，在NLPCC2014 Task2 数据集上分类正确率提高了3.52 个百分点。李铮等针对Word2vec、Glove（Global vector）、CNN 等方法无法关注上下文，提取特征不充分的缺陷，引入自注意力机制，提出了双向自注意力网络Bi-SAN（Bidirectional Self-Attention Network）的情感分析模型，在NLPCC2014 task2 中文数据集取得了更高的F1 值，并和多尺度卷积神经网络（Multi-Scale CNN，MSCNN）作了比较，取得了较好的效果，又在此基础上提出了EBi-SAN（ELMo Bi-SAN）。胡任远等提出一种多层协同卷积神经网络模型MCNN（Multi-level CNN），并和BERT 模型结合，提出BERT-MCNN（BERT Multi-level CNN）模型，并作了和Word2vec-MCNN，Glove-MCNN，ELMO-MCNN 三个模型的对比实验，基于BERT 的表面情感分类的能力有明显提升。Devlin 等提出基于BERT 的新方法，评分提高到80.5%（提高7.7 个百分点）。Xu 等把ELMo 和BERT 结合起来提出了 DomBERT（Domain oriented language model based on BERT）模型，在基于方面的情感分析中，显示了良好的效果并和BERT+Linear（BERT-Linear model）、BERT-DK（BERT on Domains Knowledge）模型作了性能比较。Sun 等提出基于方面的情感分析，对BERT 的预训练模型进行了微调，并在SentiHood 和SemEval-2014 Task 4 数据集上获得了更好的结果。Yin 等提出了SentiBERT（Sentiment-BERT），是BERT的一个变种，与基线方法相比，SentiBERT 方法在捕获否定关系和对比关系以及构建组合模型方面更有优势。

预训练模型作为一种迁移学习的应用，它可以将从开放领域学到的知识迁移到下游任务，以改善低资源任务，对低资源语言处理也非常有利，在几乎所有NLP 任务中都取得了目前最佳的成果。同时预训练模型+微调机制具备很好的可扩展性，出现一个新任务时，不需要重复使用大量的时间和数据训练一个新的模型，只需要根据需求调整参数即可。

基于深度学习的情感分析方法在不同数据集上的性能表现如表2 所示。

表2 基于深度学习的情感分析实验结果 单位：%Tab 2 Experimental results of sentiment analysis based on deep learning unit：%

近几年提出的方法不再仅仅使用单一的神经网络，大多基于预训练模型、注意力机制等多种方法相结合，相互取长补短，通过对预训练模型进行微调来取得更好的效果。

5 结语

情感词典的方法易于理解，使用大量的数据，也可以获得很好的效果，但是始终有一个词典的“边界”，移植性、及时性不强，且会耗费大量的人力物力。机器学习的方法不依赖人工搭建，节省了人力，可以使用数据库及时更新词汇，但是机器学习依赖人工序列标注，不能充分利用上下文的语境，影响准确性。深度学习能够充分利用上下文的信息，保留语句的前后顺序，来实现情感分类和一词多义，使用多层神经网络，提取数据特征，学习性能更好，通过使用预训练模型，节省了之后的开发时间，降低了使用难度，在最近的NLP 领域中效用很好；但是需要大量的数据支撑，算法训练时间很长，且深度越深，时间越长，开发难度较大。

随着大数据和人工智能领域的发展，各种新兴媒体的出现，有了大量的数据可以支持深度学习使用，同时也会有越来越多的新词出现，能准确判断不同语境下的词语含义对于分析和决策有至关重要的作用。

在NLP 情感分析的研究中未来会面对的重点问题如下：在语境中，目前还没有找到较好的方法处理反语；大部分的分类仍使用的二分类情感分析，对于多分类的情感分析还没有好的效果；多模态融合语料的情感分类也是近年的热点，不同模态中情感信息的权重如何分配，考虑外部语义信息对情感分类的准确性是否有帮助，也需要研究。