自然言語処理を徹底解説！基本的な説明からできること、AIとの関係性までわかりやすく解説します。

自然言語と機械言語

自然言語って何？

私達は人とコミュニケーションを取るときには、言葉やジェスチャーを使います。その人間同士のコミュニケーションツールとして使われる言語が、自然言語です。

言葉だけ聞くと専門用語のように聞こえますが、人間が誕生してすぐに自然発生した言語であるため、その歴史はかなり長いです。そして時代とともに自然言語も増えており、その種類も様々です。

自然言語に含まれている言葉の意味についても、時代とともに変化しており、昔と今では言葉は同じでも意味が全く異なる言葉というのも多く存在します。また、時代の変化によって意味が異なる他にも、文化的な違いによっても意味などが異なります。

日本語や英語などもまさに文化的な違いです。このように、自然言語というのは同じ言葉でも文化や時代によっては意味や言葉そのものが異なるという曖昧さを含んだ言語なのです。

機械言語との違い

プログラミングについて学習したことがある人であれば、一度は耳にしたことがある機械言語。その名のとおり、機械が使用する言語です。

機械言語は基本的に機械しか解読することができない言語であり、すべての機械で共通の言語が使われています。共通の言語が使われているということは、異なる機械でも意味や言葉そのものは全く同じということになります。

自然言語との違いはこの意味や言葉そのものです。もしも機械言語が自然言語同様に曖昧さを含んでいた場合、同じコンピュータでも処理の仕方などが異なったりと、何かと不便になります。

パソコンによって操作方法や処理速度が異なるということはありますが、処理方法などの基礎的な部分については共通しています。曖昧さを含んでいるか否か、という違いが機械言語と自然言語の大きな違いなのです。

自然言語処理とは何か

自然言語をコンピュータに処理させること

近くにいる人であれば、直接話しかけたほうがより確実に自分の意思などを伝えやすいです。しかしもしも、意思を伝えたい人が遠くにいる場合は、わざわざその人のところまで向かうのは非効率です。

そのような場合の通信手段として、手紙や電話などが誕生しました。そしてその通信機器の最終型とも言えるものが、パソコンやスマートフォンです。そのパソコンやスマートフォンで用いられている処理が、自然言語処理なのです。

例えば、相手に意思を伝えるときひらがなのみだと伝わりにくいです。しかし、漢字やカタカナを混ぜることによって、相手にわかりやすく伝えることができます。

その漢字やカタカナに変換するときに、この自然言語が用いられています。つまり、相手にわかりやすく伝えるための自然言語を、コンピュータに処理させることを、自然言語処理というのです。

自然言語処理の仕組み

自然言語処理の仕組みは、実は非常に簡単です。

まずは長文を打ってみましょう。そしてスペースキーを押すと、打ち込んだ言葉の上部もしくは下部に様々な予測変換が出てきます。この状態こそが、自然言語処理をしている状態なのです。

長文を打つと、単語ごとに区切られており、それぞれの部分で予測変換が出てきます。この状態のことを形態素解析といい、自然言語処理において最初のステップとなります。

単語のみであればシンプルにその単語の予測変換が出てきますが、長文の場合は複数の単語に区切られています。

そして自然言語処理が始まった段階で、ある程度最初の単語以降の言葉が変換されています。この処理のことを、構文解析といいます。

パソコンなどで日常的に使用されている自然言語処理は、主にこの2つの解析が行われており、形態素解析をしてから構文解析、という順序で自然言語処理をしています。しかし実は、その後に様々な解析が行われていますが、それは後ほど解説します。

自然言語処理の課題

長い文章での誤変換

自然言語処理によって、パソコンやスマートフォンを用いて文章で相手とコミュニケーションを取ることが容易になりました。

また、コミュニケーション以外にも、自分の考えなどを発信することも容易にできるようになりました。しかしこの自然言語処理というのは、一見優れているように見えますが、課題もまだあるのです。

その一つが、長い文章での誤変換です。長い文章に限らず、単語によっても誤変換が出ることもあります。

最初の部分で自然言語について説明しましたが、自然言語というのは曖昧さがあります。つまり、同じ言葉でも前後の言葉によって意味や言葉が異なってきます。

自然言語処理の形態素解析と構文解析だけでは、どうしても誤変換が出てきてしまいます。

和訳時の不自然な文章

日本語の文章を翻訳するとき、または英文を和訳するとき、皆さんはどうしますか。近くに英語に詳しい友人がいる場合はその人に頼むという方法もありますが、おそらく多くの人は翻訳アプリなどのツールを使うはずです。

しかし、英訳はすんなりできたとしても、和訳したときに不自然な文章になってしまう、という経験をしたという人も少なくありません。

英語などは日本語とは違い、かなりシンプルなものです。そのため外国人の中には、日本語は複雑すぎるから難しいという外国人もいるほどです。

複雑な構成の英文を和訳すると、日本語が不自然になってしまう原因は、意味解析や文脈解析の技術が追いついていないためなのです。

この部分の課題については、AIや自然言語処理が進歩した現在でも、完全に解決されたわけではありません。

自然言語処理とAIの関係性

意味や文脈の解析には大量のデータが必須

自然言語処理というのは、パソコンやスマートフォンはもちろん、AIでも必ず使用されています。

とくにAIの場合は、従来の形態素解析や構文解析の他にも、意味解析と文脈解析という処理が必須になります。これにより、よりわかりやすく正確な自然言語処理が可能になります。

しかしこの意味解析と文脈解析の精度を上げるには、大量のデータが必要不可欠となります。

言葉というのは時代によって意味なども異なります。とはいえ、機械は時代の流れや文化的な違いということについては理解することができません。

それでも人間と同じような自然言語処理をするには、大量のデータをコンピュータに覚えさせる必要が出てきます。

そうして大量のデータを覚えることにより、AIも人間と同じような自然言語処理ができるのです。

機械の性能向上と自然言語処理の精度

大量のデータがAIの自然言語処理の精度を向上させる上で必要だと説明しましたが、では一体なぜ現在までにAIの自然言語処理の精度が向上したのか、ということになります。

AIが開発された当初から、機械学習の一つとして自然言語処理を取り入れていましたが、当時はデータを一つずつAIなどのコンピュータに覚えさせる作業が一般的でした。

当然のことながら時間もかかり、大量のデータを覚えさせるには、それなりに時間と労力が必要です。

しかし2000年代になるとインターネットが発達し、それに合わせて機械そのものの性能も向上しました。

これにより機械に覚えさせるスピードが速くなり、それでいて一度に多くのデータを覚えさせることも可能になりました。

さらに、インターネットの発展によって機械に覚えさせる情報も手軽に入手することができるようになったため、AIの自然言語処理も飛躍的に向上したのです。

自然言語処理ができることは？

予測変換機能

自然言語処理ができることとして具体的にどのようなものがあるのか、という部分について説明します。

まずは最初の部分などで何度も出てきた予測変換です。こちらに関してはAIはもちろん、私達が普段使用しているパソコンやスマートフォンでも用いられていることで有名です。

予測変換というのは、ひらがなで単語を打ったときに、同じ読み方の言葉の候補がいくつも出てくることです。

特に長文になると、前後の単語に合わせて変換してくれます。これにより文章でコミュニケーションを取るときも、わかりやすい表現に直してくれています。

機械翻訳

日本語の文章を英語などの外国語に翻訳するとき、もしくは外国語の文章を日本語訳するときには、機械翻訳を使用します。有名なものであれば、Googleが提供しているGoogle翻訳です。

こちらも形態素解析と構文解析を元にそれぞれの単語を翻訳し、その上で和訳したり英訳したりしています。

しかし形態素解析と構文解析だけの場合、どうしても日本語が不自然な文章になってしまいます。そこでAIで用いられている意味解析と文脈解析が使われているのです。

AIの進歩によってこの意味解析と文脈解析の部分が強化され、それにより機械翻訳を使った英文の和訳の精度も向上しました。

対話システム

多くの人がAIと聞いて真っ先にイメージするものとしては、この対話システムではないでしょうか。まさにこれからのAIを体現したような対話システムは、その名の通り人間と対話することができるシステムです。

多くの企業などでも取り入れられており、その中でも有名なものは、ソフトバンクロボティックスのPepperです。そしてその対話システムにおいて最も重要なものが、自然言語処理です。

人間の言葉を理解し記憶するだけでも十分高度な技術ですが、その上でその質問に対する答えも相手に伝えなければいけません。このような非常に高度な処理というのはAIだからこそできる処理です。

人に答えを教えるときも、日本語が不自由だと相手に伝わりにくいため、意味解析や文脈解析においては高い精度が必要となってきます。

自然言語処理はIT社会にとってなくてはならない存在

今回は自然言語処理とはどういうものか、そしてどのようなところで使われており、AIとはどういうつながりがあるかということについて解説しました。

自然言語処理の進化＝AIの進化

AIに限らず、機械というのは学習して進化するのです。

人間も様々なことを学習することにより、教養が蓄えられていきます。そしてその学習において言葉は必要不可欠です。これは機械学習も同じであり、自然言語処理が進化することで機械学習の効率も向上し、結果的にAIが進化するのです。

自然言語処理というのは様々な分野に分かれており、毎年それぞれの分野において新たな技術などが誕生しています。そうした新技術の誕生によって自然言語処理とAIはまた一歩進化するのです。

まとめ

自然言語処理によってAIが進歩したら、人間との立場が逆転するのではないかと危惧する人も中にはいますが、そのようなことはありません。

AIの自然言語処理が進化する一方、人間の自然言語も日々進歩しています。SNSなどの普及により、人間が扱うの自然言語も日々進化しており、日々新しい言葉が誕生しています。

そうしてAIの自然言語処理も自然言語そのものも進化しているため、AIが人間を超えるということは、まだ先の未来なのです。