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AI 写作（五）核心技术之文本摘要：分类与应用（5/10）

article 2024/11/13 9:50:11

一、文本摘要：AI 写作的关键技术

文本摘要在 AI 写作中扮演着至关重要的角色。在当今信息爆炸的时代，人们每天都被大量的文本信息所包围，如何快速有效地获取关键信息成为了一个迫切的需求。文本摘要技术正是为了解决这个问题而诞生的，它能够对长篇文本进行提炼，提取出关键信息，为用户节省时间和精力。

文本摘要广泛应用于多个领域。在新闻领域，新闻机构可以利用文本摘要技术快速生成新闻摘要，让读者在短时间内了解新闻的主要内容。例如，一篇关于国际政治事件的长篇新闻报道可以通过文本摘要技术生成简洁明了的摘要，让读者快速了解事件的核心内容。在学术领域，研究者可以利用文本摘要技术对大量的学术文献进行快速浏览和筛选，提高研究效率。此外，文本摘要技术还可以应用于商业报告、法律文件等领域，为用户提供更加高效的信息获取方式。

据统计，使用文本摘要技术可以将阅读时间缩短 70% 以上，大大提高了信息获取的效率。同时，文本摘要技术还可以帮助用户更好地理解文本内容，提高阅读质量。总之，文本摘要技术是 AI 写作的关键技术之一，它的应用前景非常广阔。

二、文本摘要的分类

（一）按输入文本类型分类

单文档文本摘要主要从给定的一个文档中生成摘要。其特点是聚焦于单个文本，相对较为简单直接。应用场景广泛，比如在阅读一篇长篇小说的读后感时，可以通过单文档文本摘要快速了解主要观点和情感倾向。在学术领域，对于一篇特定的学术论文，单文档摘要能够提炼出核心研究问题、方法和结论，帮助研究者快速判断该论文的价值和相关性。

多文档文本摘要则是从给定的一组主题相关的文档中生成摘要。其特点是需要综合考虑多个文本的内容，难度相对较大。应用场景如在进行市场调研时，面对众多的调研报告，多文档文本摘要可以提取出关键信息和趋势，为决策提供依据。在新闻领域，当追踪一个热点事件时，多文档文本摘要可以整合不同来源的新闻报道，呈现全面、客观的事件概况。

（二）按实现技术方案分类

抽取式摘要定义与特点：抽取式摘要从原始文本中选择最相关的句子或段落构成摘要。由于是直接从原文中抽取，所以在语法、句法上有一定保证，确保了摘要的准确性和可读性。然而，它也存在一些问题。内容选择错误可能导致关键信息的遗漏或不恰当的句子被选中。连贯性差使得摘要读起来不够流畅，缺乏整体的逻辑性。灵活性差则表现为只能从原文中选取，无法进行创新和灵活的表达。

生成式摘要定义与特点：生成式摘要使用自然语言处理技术从原始文本中生成摘要。它的灵活性高，可以生成新的词语和短语，更接近人类的思维方式和表达习惯。但也面临着诸多问题。OOV（Out of Vocabulary）问题，即源文档语料中的词数量级很大，而常用词相对固定，过滤后做成词表可能导致生成摘要时遇到未知词。摘要可读性问题，由于通常使用贪心算法或者 beam search 方法来做 decoding，生成的句子有时候会存在不通顺的情况。摘要重复性问题，这是因为 decoding 方法的自身缺陷，导致模型会在某一段连续 timesteps 生成重复的词。长文本摘要生成难度大，对于机器翻译来说，输入和输出的语素长度大致在一个量级上，效果较好。但对于摘要，源文本长度与目标文本长度通常相差很大，需要 encoder 很好地将文档信息总结归纳并传递给 decoder，decoder 需要完全理解并生成句子。

三、抽取式摘要和生成式摘要的区别

抽取式摘要和生成式摘要在多个方面存在明显差异。

目标方面：

抽取式摘要的目标是从原始文本中挑选出关键的句子或段落，尽可能保留原文的重要信息，以简洁的形式呈现给用户。

生成式摘要的目标则是通过理解原文的语义，生成全新的句子来准确表达文本的主要信息，更加注重对文本内容的深度理解和创造性表达。

应用场景方面：

抽取式摘要适用于对准确性要求较高的场景，如法律文件摘要。法律条文通常需要严谨准确的表述，抽取式摘要可以直接从法律文本中选取关键条款，确保摘要内容与原文一致，避免产生歧义。在新闻报道中，抽取式摘要也能快速提取新闻事件的关键要素，为读者提供简洁明了的新闻要点。

生成式摘要更适合需要灵活性和创造性的场景，例如文学作品的简介生成。文学作品往往具有丰富的情感和复杂的情节，生成式摘要可以通过理解作品的主题和情感，生成富有感染力的简介，吸引读者的兴趣。在科技报告摘要中，生成式摘要可以对复杂的技术内容进行概括和解释，使非专业人士也能快速了解报告的核心内容。

生成方式方面：

抽取式摘要主要基于句子的重要性评分进行抽取。例如，可以通过计算词频、逆文档频率（TF-IDF）等指标来评估句子的重要性。词频衡量一个词在句子中出现的频率，逆文档频率反映了词的普遍重要性，词在文档中出现的越少，其逆文档频率值越高。同时，还可以考虑句子的位置信息、关键词出现次数等因素。通过这些指标，从原文中选择得分较高的句子组成摘要。

生成式摘要则需要更复杂的自然语言处理技术，如深度学习模型。常见的深度学习模型有 Transformer 等，它通过自注意力机制和前馈神经网络，能够更好地理解上下文关系，生成高质量的摘要。生成式摘要在生成过程中会考虑语义信息、语法结构等多方面因素，以生成通顺、连贯的新句子。

综上所述，抽取式摘要和生成式摘要在目标、应用场景和生成方式等方面各有特点，用户可以根据具体需求选择合适的摘要方式。

四、AI 写作中摘要技术的核心算法原理

（一）抽取式摘要的数学模型公式及操作步骤

抽取式摘要的数学模型公式为：。

抽取式摘要的具体操作步骤如下：

对文本进行分词：将待处理的文本分割成一个个独立的词语，以便后续计算相关性分数。例如，对于一篇新闻报道，使用常见的分词工具将其分割成一个个有意义的词语。

计算相关性分数：通过各种方法计算每个词或句子与文本主题的相关性分数。常见的方法有 TF-IDF（Term Frequency-Inverse Document Frequency），词频衡量一个词在文本中出现的频率，逆文档频率反映了词在整个文档集合中的普遍重要性。公式为：，，，其中表示文档中词汇的出现次数，表示文档中词汇的出现次数，表示文档集合的大小。

选取分数最高的词构成摘要：根据计算出的相关性分数，选取分数最高的词组成摘要。可以设定一个阈值，选择分数高于阈值的词，或者按照分数从高到低选取一定数量的词来构成摘要。

（二）生成式摘要的数学模型公式及操作步骤

生成式摘要的数学模型公式为：。

生成式摘要通常基于序列到序列模型，利用注意力机制、指针机制和覆盖机制等进行摘要生成，具体操作步骤如下：

基于序列到序列模型的编码：

- 首先，将输入文本进行编码。常见的编码器有循环神经网络（RNN）、长短期记忆网络（LSTM）和 Transformer 等。例如，使用 LSTM 进行编码时，初始化隐藏状态和细胞状态。对于每个时间步，计算输入门、遗忘门、输出门和细胞门。更新细胞状态和隐藏状态。通过生成输出。数学模型公式为：，，，，，。

- Transformer 编码器则通过自注意力机制对输入文本进行编码。初始化隐藏状态。对于每个位置，计算自注意力。通过自注意力生成隐藏状态。数学模型公式为：。

利用注意力机制：在解码过程中，注意力机制可以帮助模型聚焦于输入文本中的重要部分，提高生成摘要的质量。例如，在生成每个单词时，计算当前解码器状态与编码器输出的相似度，根据相似度分配权重，对编码器输出进行加权求和，得到上下文向量。

指针机制：指针网络是在注意力机制基础上的改进，允许解码器通过从词典中生成或复制输入词汇两种方式进行词汇预测。首先，计算基于注意力机制的词汇预测概率；然后，在给定时刻上下文向量、解码器隐状态和时刻解码器预测序列的条件下计算利用生成方式进行词预测的概率；最后，将作为开关，并结合词汇预测概率和注意力分布，计算 Pointer 机制下的词汇预测概率。

覆盖机制：传统的基于注意力机制的 Sequence-to-Sequence 模型中，预测词汇出现重复是普遍存在的问题。Coverage 机制可以用来解决注意力重复问题。首先在模型中构建一个覆盖向量，表示解码器在时刻之前对文本第个词汇注意力分布的总和；然后，利用覆盖向量构造新的注意力计算公式，确保计算当前时刻注意力时将之前所有的注意力分布情况考虑在内；最后，将覆盖损失加入最后的损失函数中。

五、摘要技术在 AI 写作中的应用

（一）应用案例分享

自动摘要生成在游记写作中的应用：快速生成内容摘要，准确概括旅行经历，提高阅读效率。

在游记写作中，自动摘要生成技术发挥着重要作用。例如，一位旅行者在结束一段精彩的旅程后，可能会撰写一篇内容丰富的游记，记录自己的所见所闻和感受。然而，长篇的游记可能会让读者望而生畏，自动摘要生成技术可以快速提取游记中的关键信息，如旅行的目的地、主要景点、特色美食以及难忘的经历等，将其浓缩成简洁明了的摘要。这样，读者可以在短时间内了解游记的核心内容，决定是否深入阅读全文。据统计，使用自动摘要生成技术可以将读者阅读游记的时间缩短 50% 以上，大大提高了阅读效率。

此外，自动摘要生成技术还可以帮助旅行者更好地整理自己的旅行思路。在撰写游记的过程中，旅行者可以先利用自动摘要生成工具生成一个初步的摘要，然后根据摘要内容进行详细的叙述和描写。这样不仅可以确保游记的内容更加有条理，还能避免遗漏重要的信息。
2.语言优化和润色：检测和纠正语法错误，提供词汇和句式建议，提升文章表现力和流畅度。

语言优化和润色是 AI 写作工具中的重要功能之一。在游记写作中，语言的准确性和流畅性至关重要。AI 写作工具可以检测游记中的语法错误，如主谓不一致、时态错误等，并及时给出纠正建议。同时，它还可以提供丰富的词汇和句式建议，帮助旅行者提升文章的表现力和流畅度。

例如，当旅行者在描述一个美丽的风景时，可能会使用一些比较普通的词汇。AI 写作工具可以根据上下文提供一些更加生动、形象的词汇，如 “绚丽多彩”“美不胜收” 等，让读者更好地感受到风景的美丽。此外，AI 写作工具还可以建议旅行者使用不同的句式，如倒装句、强调句等，使文章更加富有变化和节奏感。
3.旅行图像分析：自动生成图片对应的文字描述，使游记更生动，增强吸引力。

随着智能手机和数码相机的普及，旅行者在旅行过程中会拍摄大量的照片。这些照片不仅可以记录旅行的瞬间，还可以为游记增添色彩。AI 写作工具可以通过图像分析技术，自动生成图片对应的文字描述，使游记更加生动、形象。

例如，当旅行者拍摄了一张美丽的海滩照片时，AI 写作工具可以自动识别照片中的元素，如蓝天、白云、大海、沙滩等，并生成相应的文字描述，如 “蓝天白云下，一望无际的大海与金黄的沙滩交相辉映，构成了一幅美丽的画卷。” 这样的文字描述可以让读者更好地理解照片的内容，增强游记的吸引力。

（二）AI 写作工具中的应用

各类 AI 写作工具如 Grammarly、Jasper.ai、GPT 等利用摘要技术提升写作效率和质量，包括头脑风暴、大纲构建、生成初稿、编辑优化等方面。

Grammarly 是一款广受欢迎的英语写作辅助工具，它利用摘要技术为用户提供语法检查、拼写纠正、词汇建议等服务。在头脑风暴阶段，用户可以输入一些关键词或主题，Grammarly 会自动生成一些相关的句子和段落，帮助用户拓展思路。在大纲构建阶段，Grammarly 可以根据用户输入的内容自动生成一个大纲，帮助用户组织文章的结构。在生成初稿阶段，Grammarly 可以检查文章中的语法错误和拼写错误，并提供相应的纠正建议。在编辑优化阶段，Grammarly 可以提供词汇和句式建议，帮助用户提升文章的质量。

Jasper.ai 是一款强大的人工智能写作工具，它可以根据用户输入的主题和要求生成高质量的文章。在写作过程中，Jasper.ai 利用摘要技术对输入的内容进行分析和理解，提取关键信息，并生成相应的文章大纲。然后，根据大纲内容生成初稿，并不断进行优化和改进，直到满足用户的要求。此外，Jasper.ai 还可以根据用户的反馈进行调整和修改，确保生成的文章符合用户的需求。

GPT 是一款由 OpenAI 开发的大型语言模型，它具有强大的语言理解和生成能力。在 AI 写作中，GPT 可以利用摘要技术对大量的文本数据进行分析和学习，提取其中的关键信息和知识，并将其应用到写作中。例如，在撰写一篇关于历史事件的文章时，GPT 可以先对相关的历史资料进行分析和总结，提取出关键的人物、事件、时间等信息，然后根据这些信息生成一篇详细的文章。此外，GPT 还可以根据用户的要求进行个性化的写作，如调整文章的风格、语气、长度等，满足不同用户的需求。

六、AI 写作中摘要技术的未来展望

（一）发展趋势

更加智能：随着人工智能技术的不断进步，摘要技术将变得更加智能。未来的摘要生成工具将能够更好地理解文本的语义和上下文，准确提取关键信息，生成更加精准的摘要。例如，通过深度学习算法的不断优化，摘要工具可以更好地识别文本中的隐含信息和情感倾向，从而生成更具深度和洞察力的摘要。
个性化定制：用户对于摘要的需求各不相同，未来的摘要技术将能够根据用户的个性化需求进行定制。用户可以设置摘要的长度、风格、重点关注的内容等参数，摘要工具将根据这些参数生成符合用户需求的摘要。例如，在学术研究中，研究者可能需要简洁明了的摘要，重点突出研究方法和结论；而在新闻阅读中，读者可能更关注事件的核心内容和影响。
与人类创作更好地结合：摘要技术将与人类创作更加紧密地结合，成为人类创作者的有力助手。人类创作者可以利用摘要工具快速了解大量文本的核心内容，获取灵感和创意，提高创作效率。同时，人类创作者的创造力和情感表达也可以为摘要技术提供更多的可能性，使生成的摘要更加生动、富有感染力。例如，在文学创作中，作者可以利用摘要工具对自己的作品进行初步的总结和提炼，然后在此基础上进行进一步的创作和修改。

（二）可能面临的挑战

版权问题：随着摘要技术的广泛应用，版权问题将成为一个重要的挑战。在生成摘要的过程中，摘要工具可能会涉及到对原始文本的引用和复制，如果处理不当，可能会侵犯原作者的版权。例如，一些商业机构可能会利用摘要技术对他人的作品进行大规模的摘要生成，然后用于商业目的，这就可能引发版权纠纷。为了解决这个问题，需要制定更加明确的版权法规，规范摘要技术的使用。
质量控制：虽然摘要技术在不断进步，但生成的摘要质量仍然存在一定的不确定性。有时候，摘要工具可能会生成不准确、不完整或者缺乏连贯性的摘要，影响用户的阅读体验。为了提高摘要的质量，需要不断改进摘要技术，加强对摘要质量的评估和控制。例如，可以通过人工审核和机器学习相结合的方式，对生成的摘要进行质量评估，及时发现和纠正问题。
伦理问题：摘要技术的发展也带来了一些伦理问题。例如，在新闻领域，如果摘要工具生成的新闻摘要存在偏见或者误导性，可能会影响公众的认知和判断。此外，在学术研究中，如果摘要工具被滥用，可能会导致学术不端行为的发生。为了避免这些伦理问题，需要加强对摘要技术的伦理审查和监管，确保其使用符合道德规范。

总之，摘要技术在 AI 写作中具有广阔的发展前景，但也面临着一些挑战。我们需要不断探索和创新，解决这些问题，推动摘要技术的健康发展，为人类的创作和信息获取提供更好的服务。

以下是一些代码示例，展示了抽取式摘要和生成式摘要的简单实现：

import nltk
from nltk.tokenize import sent_tokenize, word_tokenize
from nltk.corpus import stopwords
from collections import defaultdict
import string

# 计算句子的词频
def calculate_word_frequencies(text):
    words = word_tokenize(text.lower())