# 物語におけるイベントの顕現性推定と物語類似性計算への応用

大竹孝樹 1 横井祥 1,2 井之上 直也 ${ }^{2,3}$ 高橋諒 1,2 栗林樹生 1,4 乾健太郎 1,2
1 東北大学 2 理化学研究所 ${ }^{3}$ Stony Brook University ${ }^{4}$ Langsmith 株式会社
\{takaki, yokoi, ryo.t, kuribayashi, inui\}@ecei.tohoku.ac.jp
naoya. inoue. lab@gmail.com

## 1 はじめに

物語はあるイベントや一連のイベントの表現であ る [1]. 物語に登場するイベントはその顕現性（重要さ）が異なり，物語において大きな役割を果たす 重要なイベントとそうでないイベントが存在する。童話『シンデレラ』を例に挙げると，「シンデレラ が王子に見初められる」というイベントは物語の進行に大きく関わる顕現性の高いイベントだが，「シ ンデレラが井戸で水を汲む」はそうではない。この ようなイベントの顕現性推定は物語の自動生成など のタスクに役立ち，また物語分析のためのツールと しても有用である $[2,3]$. 物語におけるイベントの 顕現性推定の有望な応用先として，物語の類似性計算が挙げられる．私たち人間は物語の類似性を自然 に認識することができ，例えば「恵まれない境遇の 女性が幸運を掴み成功を手に入れる」という物語は 我々に『シンデレラ』との類似を思い起こさせる. こういった物語の類似性・類型を対象にした研究は 人文学 $[4,5]$ 及び自然言語処理分野 $[6,7,8]$ で盛ん に行われてきた. とくに民俗学や物語論では，顕現性の高いイベントに着目して物語の類型分類・分析 を行う研究が多く存在し $[5,4,9]$, これらの研究は,物語の類似性を計算機によって計算する際にイベン 卜顕現性を考慮することの重要性を示唆している.本研究では，物語論においてロラン・バルト (Roland Barthes) によって提案されたイベント顕現性の概念である枢軸機能体 (Cardinal Functions) $[10,11]$ の定義1) に基づき，あるイベントの顕現性を “そのイベントを物語から削除したときに，物語全体としての首尾一貫性が損なわれる度合い”として 推定する手法を提案する [13]（2 節)。人手によりイ ベント顕現性が付与された昔話コーパスに提案法を


## 言語モデル(首尾一貫性の計算モデル)

salience $\left(\boldsymbol{S}_{3}\right)=\operatorname{coherence}\left(\boldsymbol{S}_{\{\mathbf{1}: n\}}\right)-\operatorname{coherence}\left(\widetilde{\boldsymbol{S}}_{\{1: n\}}\right)$

図 1 バルトの枢軸機能体の概念に基づいた

物語におけるイベントの顕現性推定手法の概要.

適用し，その有効性を実験的に検証する（3 節).

加えて，提案法が物語の類似性計算に有用である か検証するため，提案法を利用した物語の類似性計算方法を検討する．民俗学の専門家により物語の類型が付与された民話コーパスにおける実験で，提案法によりイベント顕現性を考慮する効果を実験的に 検証する（4 節）。

## 2 物語におけるイベント顕現性推定

## 2.1 タスク設定

本研究では Ouyang ら [2] に従い，イベントその ものではなく文の顕現性を推定するタスクに取り 組む. すなわち，物語を構成する各文に対して， その文が顕現性の高いイベントを含む度合いを推定する。形式的には， $n$ 個の文から構成される物語 $S_{\{1: n\}}:=\left.\{S_{1}, \ldots, S_{n}\right.\}$ と，ターゲット文 $S_{k} \in S_{\{1: n\}}$ が与えられ，タスクは $S_{k}$ に対する顕現性スコア $\sigma\left(S_{k}, S_{\{1: n\}}\right) \in \mathbb{R}$ を予測することである.

## 2.2 提案手法

概要 バルトの枢軸機能体の定義に基づき，顕現性スコア $\sigma\left(S_{k}, S_{\{1: n\}}\right)$ を “文 $S_{k}$ に含まれる全てのイ ベントを $S_{\{1: n\}}$ から削除した際に，物語全体として の首尾一貫性が損なわれる度合い”として計算する。提案法の概要を図 1 に示す。
$r$ を後述するイベント削除関数とし, $\widetilde{S}_{\{1: n\}}:=$ $\left.\{S_{\{1: k-1\}}, r\left(S_{k}\right), S_{\{k+1: n\}}\right.\}$ を, $S_{\{1: n\}}$ において $S_{k}$ に含 まれる全てのイベントが削除された物語とする。 $c(S)$ を物語 $S$ の首尾一貫性スコアとすれば， $S_{k}$ に 対する顕現性スコアは以下の式で与えられる。

$
\sigma\left(S_{k}, S_{\{1: n\}}\right):=c\left(S_{\{1: n\}}\right)-c\left(\widetilde{S}_{\{1: n\}}\right)
$

イベントの削除方法 イベント削除関数 $r$ として 以下の 3 つを検討する。

・文削除: 文そのものを削除する
- 動詞置換: 文に含まれる全ての動詞を，“do”, “does”，“did”など一般的な動詞で置き換える2)
- 動詞 - 項置換: 動詞置換と同様の処理に加え, 動詞の項（主格・目的格）を不定代名詞“someone”, “something”で置き換える")

物語の首尾一貫性の計算方法 See ら [14] に従 い，事前学習済み言語モデルによって計算される物語テキストの生成確率をその物語の首尾一貫性スコ アと見なす. 物語テキストの首尾一貫性スコア $c(S)$ は以下の式で与えられる。

$
c\left(S_{\{1: n\}}\right):=\frac{1}{\left|S_{\{k+1: n\}}\right|} \log P\left(S_{\{k+1: n\}} \mid S_{\{1: k-1\}}, S_{k}\right),
$

$c\left(\widetilde{S}_{\{1: n\}}\right):=\frac{1}{\left|S_{\{k+1: n\}}\right|} \log P\left(S_{\{k+1: n\}} \mid S_{\{1: k-1\}}, r\left(S_{k}\right)\right)$,

ここで $\left|S_{\{k+1: n\}}\right|$ は $S_{\{k+1: n\}}$ に含まれるトークンの総数である. 詳細を付録 A. 1 に示す.

## 3 実験 1: 物語中の文の顕現性推定

本節では，提案法が物語におけるイベント顕現性 を推定できるかどうかを実験的に確かめる．具体的 には，人手によりイベント顕現性が付与された物語 コーパスを用いて，各提案法の性能を複数のベース ライン手法と比較する.

## 3.1 実験設定

データセット 評価用データセットとして, Finlayson [15] によって提案された ProppLearner コー パスを使用した。コーパスの基本統計量を付録 A. 2 の表 3 に示す.コーパス中の各物語には，動詞に対

2）置換先の一般的な動詞として "do", “does", “did", “done”, “doing”を使用する．例えば，品詞タグが VBZ（三人称単数現在形の動詞）である場合，“does”で置き換える.

3）ARG0 (agent) に該当するテキストのスパンを “someone”で， ARG1 (patient) に該当するスパンを“something”で置き換える。
して Propp の機能4)（顕現性の高いイベント）が付与されている． 2.1 節のタスク設定に従い，各手法 はそのような動詞を含む文を判別する.

提案法に用いる言語モデル 首尾一貫性の計算 に使用する言語モデルとして, 事前学習済みの GPT-2 [17]を使用した. 物語ドメインへの適応の度合いが異なる 3 種類の fine-tuning の設定を検討する。

・ fine-tuning なし: 事前学習済みの GPT-2をその まま使用する。
- BookCorpus: 一般的な物語ドメインへの適応を 狙い，物語ドメインの大規模コーパスである BookCorpus [18] で fine-tuning する.

$\cdot$ ProppLearner: トランスダクティブ設定 $[19,20]$ のドメイン適応として, ProppLearnerコーパス で fine-tuning する.

ベースライン手法 提案法の比較対象として，以下のベースライン手法を検討する:

・ランダムベースライン: 各文に対して $[0,1)$ の 範囲のランダムなスコアを与える.

・TF-IDFベースライン: 各文に対してその文を構成する単語の TF-IDF 値の和を与える。

## 提案法と TF-IDF ベースラインの組み合わせ手法加えて, 各提案法と TF-IDFベースラインを組み合 わせる手法を検討する．各提案法と TF-IDFベース ラインが各文に対して計算する顕現性スコアはまず 各物語内で $[0,1]$ の値に正規化され，それら 2 つの 値の和が組み合わせ手法の顕現性スコアとなる。

以上より，提案法はイベント削除方法 ( 3 種類) $\times$言語モデルの fine-tuning 設定 $(3$ 種類 $)=9$ 種類のバリ エーションをもつ．TF-IDFベースラインとの組み 合わせ手法を含めると計 18 種類となる.

評価指標 Liu ら [21] に従い，顕現性推定をラン キング問題とみなして評価を行う。すなわち，各手法はそれぞれの物語に含まれる文を顕現性スコアの 高い順にランク付けし, 最終的に構成されるランキ ングの良さを評価する。評価尺度として，2 値適合性に基づくランキングの評価に一般的に用いられる Mean Average Precision (MAP) [22]を使用した.

## 3.2 実験結果

表 1 に各手法の結果を示す. +TF-IDF に対応する 行は組み合わせ手法の結果を表している。全提案法

4）Propp の機能は “登場人物の行為で、しかも、筋＝出来事全体の展開過程にとって当の行為がもちうる意義 (位置) という 観点から規定された登場人物の行為” [16] と定義される.

は一貫してランダムベースラインの性能を上回り，提案法単独では (文削除, ProppLearner) が最も高い性能を示した。

イベントを削除する方法の比較 動詞置換や動詞・項置換と比べて，文削除が概ね良い性能を示し ていることがわかる. 動詞置換や動詞・項置換によ るイベント削除は文からイベントの情報のみをより 精緻に削除することが期待されたが，実験結果はこ れらのイベント削除方法は効果的でないことを示し ている．動詞置換や動詞・項置換では，文に含まれ る単語を置換する操作によって不自然な文が生成さ れ，こうした文が言語モデルの推論に悪影響を及ぼ している可能性が考えられる.

言語モデルの fine-tuning の効果 GPT-2を BookCorpus で fine-tuning した場合には一貫して提案法 の MAP スコアが改善しており，またトランスダク ティブ設定の fine-tuning をした場合には文削除と動詞・項置換による提案法の MAP スコアが改善して いることが確認できる。これらの結果から，首尾一貫性の計算に使用する言語モデルを物語ドメインに 適応させることが有効であることがわかる.

提案法と TF-IDF ベースラインの組み合わせ手法組み合わせ手法は全ての場合で各提案法そのもの, あるいは TF-IDF ベースラインそのものの性能を一貫して上回る結果となり，最終的に提案法（文削除， BookCorpus）と TF-IDF ベースラインの組み合わせ が全手法の中で最も高い性能を達成した. これらの 結果は，バルトの枢軸機能体の概念に基づいて提案法が計算するイベント顕現性の手がかりと，単語の 頻度・逆文書頻度に基づく手がかりが相補的な関係 にあり，これらが統合されることでより良いイベン 卜顕現性の尺度となっていることを示唆している。

付録 A. 3 の表 5 に童話『シンデレラ』の toy example に対する提案法の実際の振る舞いを示す.

## 4 実験 2: 物語類似性計算への応用

本節では，提案法が計算する顕現性スコアが物語 の類似性計算に有用であるか実験的な検証を行う。具体的には，まずイベント顕現性を考慮する儿ない という点のみが異なる物語の類似性計算方法を検討 する。次にそれらを専門家による分類が付与された 物語データセットに適用し，内的/外的な評価を行う ことで，提案法により顕現性を考慮することで物語 の類似性計算が改善するかどうかを確かめる。

表 1 各手法のMAP スコア. ランダムベースラインは シード值を変えて 10 回の実験を行った際の平均值である (標準偏差 $=0.015)$. ダガーのついた値はランダムベース ラインから $p<0.05$ で統計的に有意な差があったものを 示している。統計的検定は Wilcoxon signed-rank test [23] により行った.太字の值は提案法単独で最も性能が高い ものを，太字かつ斜体の値は提案法と TF-IDF ベースライ ンの組み合わせ手法の中で最も性能が高いものを示す。

## 4.1 物語類似性の計算方法

物語テキスト $S$ 及び $S^{\prime}$ の埋め込み表現をそれぞ れ $\mathbf{S}, \mathbf{S}^{\prime}$ とする. $\mathbf{S}, \mathbf{S}^{\prime}$ はそれぞれ物語 $S$ 及び $S^{\prime}$ を構成する文の文ベクトル和である. 本研究では $S$ と $S^{\prime}$ の類似度 $\operatorname{sim}\left(S, S^{\prime}\right)$ をコサイン類似度 $\cos \left(\mathbf{S}, \mathbf{S}^{\prime}\right)$ で計算する。

イベント顕現性を考慮しない場合: 文ベクトル を，文を構成する単語の単語ベクトルの和とする。

イベント顕現性を考慮する場合：文ベクトルを，文を構成する単語の単語べクトルの顕現性重みつ き和とする。重みは提案法が文に対して計算した顕現性スコア゙)であり，(文削除, fine-tuning なし) 及び (文削除, BookCorpus) の 2 通りを検討する. 比較対象として，重みを単語の TF-IDF 值とするべースラ インを検討する。また各提案法と TF-IDFベースラ

5）顕現性スコアは負の値をとる場合もあるため，重みは $1+[0,1]$ に正規化した顕現性スコアとした。

6) 重みを 1 + (正規化した顕現性スコアと正規化した TF-IDF 値の平均値)とした。

 &  \\

TF-IDF & - & $\mathbf{. 1 7 8 0}$ & .0029 & .0034 \\

fine-tuning なし) & $\checkmark$ & .1724 & .0049 & .0052 \\

BookCorpus) & $\checkmark$ & .1725 & $\mathbf{. 0 0 6 0}$ & $\mathbf{. 0 0 5 4}$ \\

表 2 物語の類似性計算の実験結果. 太字の値は各指標で 最も性能が高いものを示す。+TF-IDF に対応する行は各提案法と TF-IDFベースラインの組み合わせ手法を示す.

インの組み合わせ手法6)を検討する．全ての場合で 重み付けを行う単語は文に含まれる動詞とその項 （主格・目的格）とした.

## 4.2 実験設定

データセット 評価用データセットとして，大竹ら [24] が作成した 793 編の民話からなるデータ セットを使用した. データセットの基本統計量を付録 A. 2 の表 4 に示す. 各物語には，民俗学において 最も一般的な民話の分類体系の一つであるATU 分類 [5] が付与されている．ATU 分類は，物語をその モチーフ（物語中に出現する特徵的な要素，たとえ ば「Crimes punished (罪が罰せられる)」）に基づき階層的に分類した体系である.

内的な評価方法: RSA Score ATU 分類の分類木上での物語の距離構造が，どの程度埋め込み空間 にエンコードされているかを RSA Score $[25,26] を$用いて定量的に評価する. 今回使用する民話デー タセットの埋め込み空間における表現を $r_{1}$, 分類木上での離散的な表現を $r_{2}$ とする. Bouchacourt ら [26] に従い， $r_{1}$ 内で物語ぺアの全組み合わせに ついて類似度を計算し，その類似度列を $s_{1}, r_{2}$ に おいて同様に求めた類似度列を $s_{2}$ として， $s_{1}$ と $s_{2}$ の間のスピアマンの順位相関係数を RSA Score と する。ただし，分類木における物語間の類似度は，物語 $S$ と $S^{\prime}$ の分類木上でのパス長を $\operatorname{dist}\left(S, S^{\prime}\right)$ と し, $\max _{S, S^{\prime}}\left[\operatorname{dist}\left(S, S^{\prime}\right)\right]-\operatorname{dist}\left(S, S^{\prime}\right)$ として計算した. RSA Score の値が高ければ，ATU 分類における物語 の距離構造が，埋め込み空間によく反映されている （すなわち， $r_{1}$ で近い物語ペアは $r_{2}$ で近く, $r_{1}$ で遠 い物語ぺアは $r_{2}$ で遠くなっている）ことを示す.

外的な評価方法: ARIによるクラスタリング評価先に述べた複数の類似性計算方法により物語の集合 をクラスタリングし，結果が専門家による分類であ
る ATU 分類とどの程度一致するかを評価する。ク ラスタリング結果の分割 $\widehat{C}$ と正解の分割 $C$ の一致 の尺度として，一般的に用いられる Adjusted Rand Index（以下 ARI）[27]を用いた。また，クラスタリ ングアルゴリズムとして階層的凝集型クラスタリン グ（群平均法）を使用した。クラスタリングとその 結果の評価は, ATU 分類の中間層における分類 (例: ATU type1-99『野生動物』), 及び最下層における分類 (例: ATU type333『赤ずきん』)の 2 通りで行った.内的/外的な評価実験共に，単語ベクトルとして学習済みの GloVe [28]を使用した。

## 4.3 実験結果

結果を表 2 に示す. RSA Score による内的な評価 に注目すると，イベント顕現性を考慮しない場合と 比較して，提案法によってイベントの顕現性を考慮 することで物語の類似性計算が改善していること がわかる．クラスタリングによる外的な評価に注目 すると，提案法単独の重み付けをおこなった場合， ATU 分類の最下層におけるクラスタリングでは効果が見られなかったものの，中間層においては提案法のイベント顕現性スコアを考慮することでょり正解の分類と近いクラスタが形成されていることがわ かる.また実験 1 の結果（3節）と同様, 評価指標 によらず提案法と TF-IDF ベースラインを組み合わ せることで提案法単体よりも性能が向上しているこ とが確認できる。これらの結果は，バルトの枢軸機能体の概念に基づく提案法が物語の類似性計算に役立つ可能性を示唆するものである.

## 5 おわりに

本論文では，物語論におけるイベント顕現性の概念であるロラン・バルトの枢軸機能体の定義を足掛 かりに，物語におけるイベントの顕現性を言語モデ ルを利用して推定する教師なし手法を提案した。人手によりイベント顕現性が付与された昔話データ セットにおける実験で，提案法はべースライン手法 の性能を上回ることを示した。加えて，物語におけ るイベント顕現性推定の有望な応用先として，提案法が物語の類似性計算に有用であるか検証を行っ た. 専門家による類型分類が付与された民話データ セットにおける実験で，提案法が物語の類似性計算 に役立つ可能性が示唆された。

謝辞本研究は JSPS 科研費 JP19H04425 の助成を 受けたものである.

## 参考文献

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## A 付録

## A. 1 提案法詳細

首尾一貫性の計算に使用した GPT-2 は，一度に入力できるテキストの長さに制限があるため，実装上はターゲット文 の前後の文脈を適当に捨てることで首尾一貫性スコア $c\left(S_{\{1: n\}}\right)$ を計算した:

$
c(S)=\frac{1}{\left|S_{\left.\{k+1: n-\ell^{\prime}\right.\}}\right|} \log P\left(S_{\left.\{k+1: n-\ell^{\prime}\right.\}} \mid S_{\{1+\ell: k-1\}}, S_{k}\right)
$

$\left|S_{\{i: j\}}\right|$ は $\left(S_{i}, \ldots, S_{j}\right)$ に含まれるトークンの総数を示す. $\ell^{\prime}$ 及び $\ell$ は言語モデルの最大入力長 $L$ によって決まる閾値であ り, $\left|S_{\left.\{k+1: n-\ell^{\prime}\right.\}}\right|+\left|S_{\{1+\ell: k\}}\right|$ が $L$ 以下かつ最大の值をとるように定める. $c(\widetilde{S})$ についても同様である. ただし $P\left(S_{i}\right)$ はトー クンの生成確率の積である:

$
\log P\left(S_{i} \mid \text { context }\right)=\log P\left(w_{1}^{(i)} \mid \operatorname{context}\right)+\sum_{j=2}^{\left|S_{i}\right|} \log P\left(w_{j}^{(i)} \mid \operatorname{context}, w_{1}^{(i)}, \ldots, w_{j-1}^{(i)}\right)
$

また，各物語の最後の文の顕現性スコアを計算するため，各物語の末尾に文書の区切りを示す特殊トークンを添加し た. 提案法はこの特殊トークンの生成確率を利用することで，各物語の最後の文の顕現性スコアを他の文と同様に計算 することが可能である.

## A. 2 実験に使用したデータセットの基本統計量

表 3 ProppLearnerコーパスの基本統計量

表 4 大竹ら [24] が作成した民話コーパスの基本統計量

## A. 3 提案法の toy example に対する振る舞い

表 5 童話『シンデレラ』の toy example に対して提案手法 (文削除,fine-tuning なし)を適用した際の振る舞い.

提案法の実際の物語に対する振る舞いを定性的に分析するため，6文から構成される童話『シンデレラ』の toy example に対して提案法を適用した. 表 5 に，各文に対して提案法（文削除，fine-tuningなし）が計算した顕現性スコアを示す.「魔法使いが現れ，シンデレラにドレスや馬車，御者を与える」や「シンデレラが王子に見初められる」といった顕現性 の高いイベントを表現している文に対しては，「シンデレラが井戸で水を汲む」といった顕現性が低いイベントを表す文 よりも高い顕現性スコアを与えていることがわかる.

## A. 4 実装の詳細

GPT-2 の実装は transformers [29] の事前学習済みモデル (12-layer, 768-hidden, 12-heads, 117M parameters)を使用した. 実験 1,2 で行った顕現性スコアのスケーリングには，scikit-learn [30] の MinMaxScalerを使用した. 実験 1,2 の TF-IDFべー スラインでは野畑ら [31] の研究において T3 と呼ばれる修正 TF-IDF 值を使用した. イベントを表す単語（動詞とその項） の抽出について，実験 1 では ProppLearner コーパスが品詞タグや述語項構造のアノテーションを含んでいるためこれら をそのまま利用した．実験 2 で使用した大竹ら [24] の民話コーパスはそのようなアノテーションを含まないため, Allen NLP [32] が提供している述語項構造解析器の実装5)を用い，その解析結果を利用した.

5) https://demo.allennlp.org/semantic-role-labeling
 大竹孝樹 1 横井祥 1,2 井之上 直也 ${ }^{2,3}$ 高橋諒 1,2 栗林樹生 1,4 乾健太郎 1,2 1 東北大学 2 理化学研究所 ${ }^{3}$ Stony Brook University ${ }^{4}$ Langsmith 株式会社 \{takaki, yokoi, ryo.t, kuribayashi, inui\}@ecei.tohoku.ac.jp naoya. inoue. lab@gmail.com  