# 編集操作によるデータ拡張を用いた テキスト平易化の自動評価

山中光 徳永健伸
東京工業大学 情報理工学院
\{yamanaka.h.ac@m, take@c\}.titech.ac.jp

## 概要

テキスト平易化とは文の意味を保ちつつ平易に書 き換えるタスクである．既存のテキスト平易化の研究では様々な自動評価指標が使用されているが，平易性を測定する適切な自動評価指標に関する合意が 存在しない. また，既存の自動評価指標は評価する ために参照文を必要とするものが多いので，参照文 を集めるコストも問題となる。本研究では評価時に 参照文を必要としない，テキスト平易化のための新 しい自動評価指標を提案する．提案手法では，難易 の順序関係を判別するためのランキングモデルを学習し, さらに学習データを拡張するために編集操作 を用いたデータ拡張手法を提案する。 また，平易性 を評価するために適切な評価データについても議論 する. 評価実験の結果，提案手法が既存の評価指標 と同等以上の評価性能を示した。

## 1 はじめに

テキスト平易化とは文の意味を保ちつつ，語彙平易化や構文平易化などの複数の編集操作を通じて平易に書き換えるタスクであり [1], 子供や非母語話者など平易な文を必要とする人々にとって重要な支援技術の1つとしても期待されている [2]. 先行研究ではテキスト平易化を難解な文から平易な文への 単一言語内の翻訳問題として捉え, 近年では深層学習を用いた手法によって流暢な平易文を生成するこ とが可能になっている [3].

テキスト平易化の評価に関しては，流暢性（出力文の文法的正しさ), 同義性（出力文が元の文（原文）の意味を保持している程度), 平易性（出力文 が原文よりも平易になった程度）という 3 つの観点 から人手評価が行われる $[4,1]$. 既存研究では, こ れら 3 つの観点において人手評価と相関する自動評価指標を用いて平易化の評価を行う，中でも平易性
に関する自動評価指標としては，文中の単語数と平均音節数から計算される FKGL [5], 入出力文と参照文間における N-gram 一致度を測る SARI [6] が主 に使用されており，近年では出力文と参照文におけ る BERT の埋め込みで類似性を測る BERTScore [7] を用いることが提案されている [1]. しかし，こう いった自動評価指標それぞれに関して，平易性の評価のために用いることが不適切であることが報告さ れており $[8,9,10]$ ，平易性のための適切な自動評価指標に関する合意は取れていない。さらに，SARI と BERTScore に関しては計算時に参照文を必要と するため，人手で作られた適切な参照文を収集する コストが存在する。

参照文を用いずに評価値を算出できる自動評価指標は，テキスト平易化のみならず他分野でも重要 であり，処理の前後のパラレルデータのみを用いて 学習できる枠組みが要約 [11] や文法誤り訂正 [12] の分野で提案されている。これらの研究では，何ら かの方法で測った文の良さを順序付けするランク 学習と, 順序付けのために必要なデータ拡張を行 うことで評価モデルを作成している [11,12]. 本研究はこれらの研究を参考にし，原文と参照文から 成るパラレルデータのみを用いて学習し，計算時 に参照文を用いない，平易化のための新しい自動評価指標 SIERA（SImplification metric based on Edit operation through learning to RAnk）を提案する.

SIERA では，平易性の順序のついた文対を用いて ランク学習を行い，さらに評価性能の向上を目的に 編集操作に基づいた拡張データも学習に活用する。 またテキスト平易化の自動評価指標の評価データ から，平易性を測るのに適切な評価データ抽出を， Inter-class correlation（IC）と Inter-annotator agreement （IAA）の観点から行った. 実験の結果，拡張データ を用いた提案モデルが既存の自動評価指標と同等以上の評価性能を持つことを示した。

## 2 ランキングモデル

提案モデルは，平易性の順序関係を判別する ランキングモデルであり，リーダビリティ指標 NPRM[13] に着想を得たモデルである.

学習 $n$ を総文対数， $x_{i 1}$ を原文， $x_{i 2}$ を平易文 (参照文)としたとき, 原文と平易文の対集合 $X=\left.\{\left(x_{11}, x_{12}\right), \ldots,\left(x_{n 1}, x_{n 2}\right)\right.\}$ から入力 $I_{i j k}$ とラベル $y_{i j k}$ を以下のように作成する.

$
\begin{aligned}
& I_{i j k}=\operatorname{concat}\left(x_{i j} ; \text { SEP } ; x_{i k}\right) \\
& y_{i j k}= \begin{cases}{[0,0,1]} & \text { if } j<k \\
{[1,0,0]} & \text { if } j>k \\
{[0,1,0]} & \text { if } j=k\end{cases}
\end{aligned}
$

ただし, $\operatorname{concat}(a ; \mathrm{SEP} ; b)$ は文 $a$ に右から文 $b$ を SEP トークンで結合する操作であり, $(j, k) \in \Lambda, \Lambda=$ $\{(1,2),(2,1),(1,1),(2,2)\}$ とする. 作成した入力 $I_{i j k}$ とラベル $y_{i j k}$ を用いて，以下のように損失関数 $L$ で 評価モデルを学習する.

$
\begin{aligned}
S_{i j k} & =\operatorname{softmax}\left(\operatorname{FFNN}\left(\operatorname{BERT}\left(I_{i j k}\right)\right)\right) \\
L & =-\sum_{i=1}^{n} \sum_{(j, k) \in \Lambda} y_{i j k} \log \left(S_{i j k}\right)
\end{aligned}
$

ただし， BERT (.) は BERT の出力における CLS トー クンを表し，FFNNは 1 層の全結合層とする.

評価時評価スコア scoreを推論するには，原文 orig と平易文 simp から入力 $I_{\text {eval }}$ を以下のように作成し, score を得る.

$
\begin{gathered}
I_{\text {eval }}=\operatorname{concat}(\text { orig } ; \mathrm{SEP} ; \operatorname{simp}) \\
\text { score }=\operatorname{softmax}\left(\operatorname{FFNN}\left(\operatorname{BERT}\left(I_{\text {eval }}\right)\right)\right)_{[3]}
\end{gathered}
$

ただし, [3] はべクトルの 3 次元目の要素を表す.

## 3 編集操作を用いたデータ拡張

2 節のランキングモデルの訓練データを拡張する 手法を本節で提案する. 具体的には，原文と平易文 の対から成るパラレルデータにおいて，原文と平易文の中間の平易性を持つ文 (本研究では中間文と呼 ぶ）を，編集操作を用いて作成し，中間文を含む文対を訓練データとして用いる. 編集操作で中間文が 作成できる根拠として, 平易化のための編集操作を 適用した文がそうでない文よりも平易性が高いと 人間によって評価される [9] ことが挙げられる。つ まり，原文から参照文となる平易文に変換するため
に必要な編集操作を，原文に部分的に適応した文を 考えると，これは原文と参照文の中間の平易性を持 つ文（中間文）になる．中間文を学習に用いること で，より細かい粒度で平易性のランキングモデルが 学習できることを期待する。

中間文作成の手順 本研究では編集操作を，トー クン単位編集操作 (TE) とスパン単位編集操作 （SE）に分類する，中間文は，原文と参照文から自動的に抽出した $\mathrm{TE}$ から $\mathrm{SE}$ を構成し， $\mathrm{SE}$ を原文に 適応することで作成する.

TE は，原文を参照文に変換するために，原文に おけるそれぞれのトークンに対して適用する変換操作である. 本研究では Dong ら [14] に倣って TE の種類を ADD（トークンの挿入），DEL（トークン の削除), KEEP (トークンの保持) とし, 同研究の 方法1)を用いて自動的かつ一意に抽出する．SE は KEEP 以外の連続する 1 つ以上の, 平易化操作とし て意味を持つような $\mathrm{TE}$ のことであり，以下の 3 種類が存在する.

-ADD-DEL スパン：連続する 1 つ以上の ADD と DELがこの順序で結合している部分. 語彙平易化や文分割に該当する。

-DEL スパン：ADD-DEL スパン以外の連続する 1 つ以上の DEL 部分. 不必要な情報削除に該当 する.
- ADD スパン：ADD-DEL スパン以外の連続する 1 つ以上の ADD 部分. 必要な情報追加に該当 する。

表 1 に TEと SE の抽出例を示す. 抽出できた SE が $N$ 個だった場合，何も適用しない場合と全て適用す る場合を除いた $2^{N}-2$ 通りの組み合わせで原文に $\mathrm{SE}$ を適用し， $2^{N}-2$ 件の中間文の集合を作成する. そこから $m$ 件ランダムサンプリングしたものをデー タ拡張に用いる. 中間文を用いて提案モデルを学習 する際は，中間文と原文，参照文それぞれをぺアと した入力を拡張データとして学習に使用する.

## 4 平易性のための評価データ

テキスト平易化の自動評価指標の評価データ Simplicity-DA [1] では, システムが出力した文に対し て人手評価が付与されている. しかし, SimplicityDA のようにシステムが出力した文を使用する評価 データは，流暢性，同義性，平易性間の Inter-class

表 1 トークン単位編集操作とスパン単位編集操作を抽出した例。それぞれのハイライトの色は， ADD-DEL スパン DEL スパン，ADD スパンを表す.この例ではスパン単位編集操作が合計 4 個抽出されている.

 \\

KEEP KEEP ADD(.) ADD(It) ADD(would) ADD(create) DEL DEL DEL KEEP KEEP KEEP

correlation（IC）が高いので，平易性の評価データと して使用することは不適切であることが示唆され ている [10]. システムが出力した文はそもそも流暢性や同義性が低い文を含んでおり，そのような質の 低い文に対して人間が平易性の評価を行う際には，流暢性や同義性に強く依存した評価值が付与され てしまうことを意味する。したがって，流暢性や 同義性に問題があるデータを含む Simplicity-DA を すべてそのまま平易性の評価に用いるのは好まし くない. そこで本研究では，以下の分析に基づき， Simplicity-DA から流暢性，同義性と平易性の依存性 (IC) が低い部分集合を抽出する．まず，以下のよう に Simplicity-DA の部分集合を作成する.
- all：Simplicity-DA 全体

-f_high：流暢性が全体の中央値よりも高い部分集合
- m_high：同義性が全体の中央値よりも高い部分集合

-fm_high：流暢性と同義性がそれぞれの全体の中央値よりも同時に高い部分集合

それぞれの部分集合において，平易性に対する流暢性と同義性の IC をピアソンの相関係数 $\rho$ で計算する。また，人手評価値そのものの信頼性を分析するために， $\operatorname{ICC}(1, k)[15]$ を用いて Inter-annotator agreement（IAA）を計算する. $\operatorname{ICC}(1, k)$ は $k$ 人評価値を集計した値に対する信頼性を表す指標で あり，0.5未満なら poor， 0.5～0.75 なら fair，0.75〜 0.90 なら good， 0.90 以上なら exellent と解釈され る [16]. 結果を表 2 に示す. まず $\rho$ に関しては，all が最も高い傾向を示すことが分かる.この結果は, Simplicity-DA の平易性に関する人手評価は IC が高 く，平易性の評価データとしてそのまま用いるのに は適さないことを示唆する。また，fm_high が最も 低い傾向を示すことから，Simplicity-DA においては表 2 Simplicity-DAにおける $\rho$ と $\operatorname{ICC}(1, k)$.

流暢性と同義性の両方の質の高いデータが平易性の 評価データとして信頼性が高いことを確認できる.一方， $\operatorname{ICC}(1, k)$ の結果から，評価值そのものの信頼性に関しては all の信頼性が最も高い（exellent）が, fmhighに関しても高い（good）信頼性を持つこと が分かる. 以上より Simplicity-DA において, IC と IAA の観点から fm_high が平易性の人手評価として 適切であると判断した。

## 5 実験

SIERA に関する実験を行い，人手評価との相関を 調べた.

## 5.1 実験設定

訓練データ訓練データとして Newsela [17] を用 いて 2 節の提案モデルをファインチューニングす る. Newsela は原文を人手により平易文に書き直し たデータセットである. Newsela の特徴として最終的な平易文に至る途中段階の文も 4 段階にわたり付与されていることが挙げられる．本研究では，難易度の差が 4 である文対のみをべースラインとして用 いるデータ（Base）とした. この Base に，3 節の手法を適用し中間文を拡張したデータ（Silver）を作成 した. また Base から，Newsela の人手による途中段階の平易文を中間文とみなして文対を追加し，デー タ拡張をおこなった (Gold). これらの訓練データを
表 3 既存の評価指標（上）と提案手法（下）の人手評価との相関. SIERAに関しては 10 回実験を行った平均 （左）と標準偏差（右）を示す。

用いて提案モデルを学習する際は，FFNN のパラ メータと BERT の最終層のパラメータを学習した。

評価データ 4 節の結果から, 評価データとし て Simplicity-DA の fm_high 分割を用いた. さらに，人手で書き直された質の高い参照文で構成された 評価データであり，IC が低いことが確認されて いる Human-Likert [10] も用いた. また提案手法と の比較を行うために，参照文が必要な指標として BERTScore (精度, 再現率, F1)，SARI，BLEU，参照文が必要ない指標として FKGLを用いて人手評価 との相関を調べた。人手評価との相関は, 評価デー タに付与されている平易性の人手評価スコアと自動評価指標が算出したスコアとのピアソンの相関係数 を用いて計算する。

## 5.2 実験結果

表 3 に実験結果を示す。既存の評価指標の中で は, Simplicity-DA と Human-Likert のどちらにおい てもBERTScore_p が最も人手評価との相関が高い. BERTScore_p と提案手法を比較すると, SimplicityDA に関しては Base では SIERA が劣るが Silver や Gold で同等以上の評価性能を示している.また， Human-Likert では Base, Silver, Gold のいずれにお いても SIERA が高い性能を持つ.この結果から, 参照文なしで評価スコアを計算できる SIERA は，参照文が計算時に必要な既存評価指標と比較しても同等以上の性能であるといえる。

また, 表 3 下から, 中間文を活用している Silver と Gold が中間文を使用しない Base よりも高い相関 を示す傾向があることが分かる. これは，提案した ランキングモデルは中間文を用いると，より細かい 粒度の平易性の違いを考慮することが可能になり，平易性に関する評価性能が上がることを示唆する。表 4 同義性が低い中間文の 1 例.

原文 Wars of the future will be fought with American women on the front lines and the public has no problem with it .

参照文 American women will soon be able to fight in wars .

中間文 Wars of the future will be able to fight in

一方で，Silver で学習したモデルは Gold で学習した モデルよりも Base からの上がり幅が小さい傾向に ある. Gold の中間文は人手で作成されたものなの で流暢性や同義性に関しての質が担保されている一方で，Silverの中間文は自動的に抽出した SEを原文 に適用しただけの文をランダムサンプリングしてい るので，質が低い文も含まれる．実際に作成できた 同義性が低い Silver の中間文の例を表 4 に示す.こ の例では，原文の "fought with American women on the front lines and the public has no problem with it" が参照文の “able to fight in wars” に置き換わって作成された 中間文を示している。この部分の置き換えだけでは 文全体として同義性を損ねたものとなってしまうの で，同義性を保つためには原文の主語である“Wars of the future”を参照文の “American women” に同時に 置換する必要がある．このような Gold と Silver の中間文の質に関する違いが，Silver で学習した SIERA の評価性能の上がり幅が低くなる原因となっている 可能性がある. 考えられる改善方法としては, Silver で拡張した $2^{N}-2$ 件の中間文の中から流暢性や同義性の高いものだけをサンプリングして学習に使用することが挙げられるので，これを今後の課題と する。

## 6 おわりに

本研究では編集操作を用いたデータ拡張手法で拡張した中間文を用いてランキングモデルを学習する ことで，参照文なしで計算できるテキスト平易化の ための新しい自動評価指標 SIERAを提案した。ま た，平易性を評価するのに適切な評価データの抽出方法を IC と IAA に観点から行った. 評価実験を通 じて，中間文を学習に用いることによってランキン グモデルの評価性能が向上することを示し，SIERA が既存の評価指標と同等以上の人手評価との相関を 示すことを確認した. 今後の課題としては，流暢性 や同義性の高い中間文を自動的に抽出する方法を模索することが挙げられる.

## 参考文献

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 山中光 徳永健伸 東京工業大学 情報理工学院 \{yamanaka.h.ac@m, take@c\}.titech.ac.jp  