NLP. Проект по распознаванию адресов. Natasha, Pullenti, Stanza

Многие аналитики данных сталкиваются с задачей распознавания адресов, напечатанных на документах. Для решения этой задачи я обратился к инструментам выявления сущностей в тексте с помощью NLP: NLTK, Spacy, Flair, DeepPavlov, Polyglot, AdaptNLP, Stanza, AllenNLP, HanLP, PullEnti, Natasha и тд. Глаза начали разбегаться. И что же делать? Конечно, выбрать самое лучшее. Я принял решение выбрать несколько самых популярных библиотек, поддерживающих русский язык, и сравнить, какую же из них использовать? Natasha, Stanza и PullEnti привлекли мое внимание. Далее пойдет речь именно об этих библиотеках.

1. Stanza

Stanza —это набор точных и эффективных инструментов для лингвистического анализа многих человеческих языков, разработанных университетом Стенфордом в 2020 году.  Он содержит инструменты, которые можно использовать в конвейере для преобразования строки, содержащей текст на человеческом языке в списки предложений и слов с целью создания базовых форм этих слов, их частей речи и морфологических признаков, для анализа зависимости синтаксической структуры и распознавания именованных сущностей. Инструментарий предназначен для параллельного использования более чем 70 языков.

Использование:

#Импорт Stanza import stanza # Скачивание требуемой модели  stanza.download('ru')  # инициализация нейронной модели nlp = stanza.Pipeline('ru')  #Текст, содержащий адреса text = "текст текст текст Россия, Воронежская обл., г. Воронеж, Ленинский р-н, ул. 9 Января, д. 68к текст текст текст" #Извлечение адреса из текста doc = nlp(text) #Цикл для вывода адреса в удобной форме for el in doc.sentences:     for ent in el.entities:         if (ent.type in ('LOC')):             print (ent.text,' ',ent.type)

Результат:

Stanza использует предварительно обученные и настроенные модели и языки, которые для использования требуется предварительно загрузить, что не всегда бывает удобно (для русского языка она требовала 524мб памяти). Чувствительна к расположению ключевых слов и их сокращений, не всегда видит названия населенных пунктов, состоящих из нескольких слов, отказывается видеть номера домов, корпусов, и квартир. Но стоит заметить, что Stanza проста в использовании: библиотеку достаточно импортировать, загрузить модель, вызвать функцию, а на выходе получить объект, из которого после выполнения необходимо извлечь нужные нам атрибуты.

2. Natasha

Natasha решает основные задачи NLP для русского языка: токенизация, сегментация предложений, встраивание слов, разметка морфологии, лемматизация, нормализация фраз, разбор синтаксиса, разметка NER, извлечение фактов.

Использование:

#Импортируем необходимые модули из Natasha и объявляем переменные from natasha import (     Segmenter,     MorphVocab,     LOC,     AddrExtractor     ) segmenter = Segmenter() morph_vocab = MorphVocab() addr_extractor = AddrExtractor(morph_vocab) #Текст, содержащий адреса text = "текст текст текст Россия, Воронежская область, г. Воронеж, район Ленинский, ул. 9 Января, д. 68к текст текст текст" #Извлечение адреса из текста matches = addr_extractor(text) facts = [i.fact.as_json for i in matches] #Цикл для вывода адреса в удобной форме for i in range(len(facts)):      tmp = list(facts[i].values())      print(tmp[1], tmp[0])

Результат:

Natasha так же зависима от расположения ключевых слов и их сокращений, не распознает редкие сокращения населенных пунктов, не находит районы в адресах. Но т.к. Natasha использует словари и правила для распознавания сущностей, то их можно обогатить новыми данными, что позволит расширить функциональные возможности библиотеки, подстроив ее под конкретные задачи, например в библиотеке нет правила распознавания микрорайонов.

3. Pullenti

Pullenti предназначено для разработчиков информационных систем, имеющих дело с неструктурированными данными — текстами на естественном языке. Это программное обеспечение с открытым исходным кодом представлено на языках программирования C#, Java, Python и JavaScript.

SDK состоит из трёх независимых друг от друга частей:

• Lingvo — лингвистический анализ текстов;

• Unitext — выделение текстов из файлов;

• Address — выделение из текста адресов и их привязка к ГАР ФИАС.

Использование:

#Импортируем необходимые модули  из Pullenti и объявляем переменные from pullenti_wrapper.langs import (     set_langs,     RU ) set_langs([RU]) from pullenti_wrapper.processor import (     Processor,     GEO,     ADDRESS ) from pullenti_wrapper.referent import Referent processor = Processor([GEO, ADDRESS]) #Текст, содержащий адреса text = "текст текст текст Россия, Воронежская область, г. Воронеж, Ленинский р-н, л. 9 Января, д. 68к текст текст текст" #Функция формирования словаря с адресами def display_shortcuts(referent, level=0):     tmp = {}     a = ""     b = ""     for key in referent.__shortcuts__:         value = getattr(referent, key)         if value in (None, 0, -1):             continue         if isinstance(value, Referent):             display_shortcuts(value, level + 1)         else:             if key == 'type':                 a = value              if key == 'name':                 b = value                 # print('ok', value)             if key == 'house':                 a = "дом"                 b = value                 tmp[a] = b             if key == 'flat':                 a = "квартира"                 b = value                 # print('ok', value)                 tmp[a] = b           if key == 'corpus':                 a = "корпус"                 b = value                 tmp[a] = b     tmp[a] = b     addr.append(tmp) #Использование функции display_shortcuts и вывод результатов addr = [] result = processor(text) referent = result.matches[0].referent display_shortcuts(referent) print(addr)

Результат:

Pullenti имеет более лучшие показатели в задаче распознавания адресов при сравнении с конкурентами. Одним из плюсов является то, что в тексте осуществляется поиск адреса и привязка к объектам из ГАР ФИАС. То есть если адрес распознался, то значит он точно существует. Но Pullenti все-таки не лишен зависимости от расположения ключевых слов и их сокращений. В качестве приятного бонуса Pullenti имеет демонстрацию возможностей библиотеки, которую вы можете увидеть, перейдя по ссылке.

Для реализации всех примеров использования библиотек пришлось расширить программный код и обогатить исходный словарь новыми элементами.

После тестирования описанных модулей на тестовом наборе данных, состоящих из 500 адресов, приведенных в различных форматах, можно сделать вывод, что нет идеального инструмента “из коробки”, для распознавания сущностей адреса в тексте.

Подводя итоги, стоит отметить, что каждый исследованный инструмент по-своему хорош для решения конкретной задачи. При использовании библиотек необходимо учитывать их особенности и дополнительные возможности, которые предоставляются разработчиками этих решений.

Думаю, что данный материал будет полезен при решении задачи распознавания сущностей из текста, в частности адресов. В случае возникновения вопросов вы можете обращаться за консультацией к автору статьи.