1.Motivation
social emotion detection ，主要集中于预测读者的emotion，针对这个任务，有很多基于图模型的，将emotion看作是隐藏的变量。
1.并且一般都使用Bag-of-words的假设：忽略了词的顺序、文档中的每个词的sentiment/emotion分配不依赖于之前的单词的sentiment/emotion分配。这样简单的假设忽略了文档中的结构性信息，然而这些信息对于social emotion detection 是非常重要的。2.只是在一个level上检测emotion
2.related work
社交情感检测主要有两种方法：
1.discriminative model based
把任务变成了情感分类问题
2.topic model based
将sentiment或者social emotions当作是隐含的变量，在topic model中加入了一个sentiment/emotion层。
3.topic models for sentiment analysis
Hidden topic Markov model（HTMM）对单词的topic进行建模，将文档中单词的topic作为马尔可夫链，topic transition 只能发生在句子之间，Hidden topic sentiment model (HTSM)扩展了HTMM，将句子的aspect和情绪标签的组合作为马尔可夫链。它假定一个句子中的单词具有相同的aspect标签和情绪标签，并限制transition，假定只有一个情绪极性可以与文档中的特定aspect相关联。
本文的模型是受到HTSM 的启发，但是和HSTM 有几点不同：
①HSTM只考虑了两种情感极性，简单地将emotion transition当作一个switch变量，但是TET对多种情感transition建模，考虑了情感依赖。
②HTSM使用预定义的aspect，并对带有aspect标签的文档进行训练，而我们的数据中没有此类信息;
③与HTSM的假设不同的是，HTSM假设文档中的一个主题只能与一个极性相关联，在TET中，不同的情绪可以与文档中的同一个主题相关联，因为同一个主题可以引起不同读者的不同情绪。
3.This paper
本文中，为了充分利用document中隐含的结构性信息， 提出了topic-emotion transition model（TET），通过将连续的句子中的topic和emotion建模为马尔科夫链，
本文中的假设：1.相同句子中的单词共享相同的emotion和topic 2.在相邻的句子之间可能有topic和emotion的转移。
本文同时检测document和sentence level的emotion；本文学习情感transition，并在连续的句子中同时对emotion和topic transition建模
4.Method
首先hidden TET模型将每个句子作为基本的结构单元，然后相同句子中的所有单词共享相同的topic和emotion标签，TET通过一个马尔科夫模型，在连续的句子中同时对emotion和topic transition建（为了避免BOW假设）
（1）hidden TET model
一些公式定义：
document 集合，D = {d1,d2,...d|D|}
sentence 集合， S = {s1,s2,...,smd}
{1,2,...,V} : word的V个不同的索引
{1,2,...,E} : emotion label 的索引，一共有E个不同的label
{1,2,...,T} : topic label的索引，一共有T个不同的label
对于给定的文档d，假设（文档特定的主题-情感比例）document-specific topic-emotion proportion θd是从一个共享的狄利克雷分布中提取的i.e., θd∼Dir(α)
在d中的md句子中，每一个句子都有Nsi单词，并与一个情感标签ei和一个主题标签ti相关联，这个标签是从一个特定于文档的马尔可夫链中提取出来的。
接下来，首先描述了 在呈现整体的生成步骤之前，怎样对emotion和topic transition建模
（2）topic transition
使用ψi作为switch 变量来 si-1和si之间是否有一个topic的转换
本文使用的是一些相邻句子之间的语言特征来guide主题转换
ψi =
�e是特征的权重，ft()是topic转移特征函数，si，si-1，si+1是输入，输出一个可以描述topic 转移的特征向量，
特征包括：
①si和si-1之间的cosine相似度
②si和si-1的长度之比
③si在d中的相对位置
④si和si-1与si和si+1的cosine相似度的差异性
（3）emotion transition
τi，句子si的情感转移矩阵（E*E），为了初始化 τ，假设有一个情感词典，情感词典由一组词和它们各自的情感分布组成（情感分布：每个单词都与多个不同强度的情感标签联系在一起。）使用ES(w,e)来表示与emotion e有关的单词w的情感得分。假设一些emotion可能和其他的emotion有关联性，这种关联信息可以用来指导emotion transition的生成。
使用皮尔森系数，被用来作为测量两种emotion ej和ek之间的相互关系的概率。，λej,ek，[-1,1]，0 的时候是无关，1是正相关，-1是负相关。使用（λej,ek+1）/2，使皮尔森系数的变化范围为[0,1]。
皮尔森系数作为权重，对句子si-1中的ej和句子si中的ek的情感得分的归一化并相加。
（4）Generative Process
ψi（控制si和si-1的topic transition）、τi（si的emotion转移矩阵）、ej（si-1的emotion）、ek（si的emotion）的组合确定了topic-emotion transition：
①ψi = 0 ，j=k，si的topic和emotion label都没有变化
②ψi = 1 ，j=k，ei = ei-1，ti 不等于 ti-1
③ψi = 1 ，j不等于k，new emotion and new topic
（5）parameter estimation
使用EM算法来评估TET模型的参数，由于TET可以看做是一个特殊的隐马尔科夫模型，所以可以在每次迭代的E-step中应用自定义的前向后向算法和Viterbi算法来积累足够的统计数据，然后在Mstep中更新参数
TET 中的隐变量是emotion label e和topic label t， emotion transition indicator τ和topic transition indicator ψ，
将句子si的(ei; ti; ψi; τi)作为document d 的马尔科夫链的隐状态，
transition function p(ei | tijτi;ei-1;ei; i; ei-1; ti-1; θ; si-1; si; �; λ; γ)
需要迭代更新的参数是θ，ψ，小e；超参数是α，β需要人工设定，λ包含情感关联是预先计算好的。
CDd,e,t是d中和e、t有关系的word 的总数；CDw,e,t表示单词w与 情感标签e和主题标签t 关联的次数。
在E步中，执行了前向反算法和维特比算法，并积累了足够的统计量。
在M步中，参数θ，ψ，小e被更新，小e是通过优化交叉熵loss函数来更新的
（5）Emotion Lexicon Generation from Training Data
在TET中，情感词典的先验知识被用来计算ES和初始化ψ。
本文使用两种方法来构建情感词典，
①使用现有的情感词典DUTIR来生成，叫作CEV。虽然有很多高质量的英文情感词典，但是中文的情感词典是很少的，CEV包含7个一级情感类别和21个二级情感类别，但是不能直接拿来用在这个任务中，因为情感分类没有一一对应上，所以进行了人工匹配。对于CEV中的item，我们将其对应情感类别的情感得分分配到0:9，并将剩下的0.1平均分配给所有其他情感类别，词典叫作lex_cev。
②第二种方法是，从训练数据中生成，Mte = Mtd * Mde，
（term-by-emotion matrix = term-by-document matrix * document-by-emotion matrix）
具体来说，
对于term-by-emotion matrix ，我们通过在训练集中使用每个文档的读者情感投票来获得它的cell value， 对于term-by-document matrix，使用不同的加权策略来设置每个cell的value，包括原始频率、归一化频率和TF-IDF，并将每一行规范化，以确保所有的值总和为1。
5.Experiments
实验数据集：news dataset 2016、
baseline 被分成两类，判别模型和topic模型
判别模型有 三个子模型：word-level models，neural network based model和KNN-like model
word-level model：emotion-term model （ET）和supervised Unigram model（SWAT）
neural network based model ：CNN， CNN-SVM(使用CNN构造特征，使用SVM来分类)
KNN-like model是社交意见挖掘模型（SOMN）
topic-model based ：joint sentiment/topic model（JST）、 aspect and sentiment unification model (ASUM)、emotion-topic model (ETM), contextual sentiment topic model(CSTM)、multilabel supervised topic model、sentiment latent topic model（MSTM）， affective topic model(ATM)
α设置为0.01，β设置为0.001，γ设置为0.001，
评估度量：Acc@1 ：排名第一的预测结果的准确性
and AP：为所有document的平均Pearson相关系数。
6.Results
1.word- level model假设单词之间相互独立的，忽略上下文.
基于神经网络的方法比word-level model的效果更好，但是比生成模型的效果差。
SOMN使用了embedding来构造document的网络，在一定程度上考虑了词汇之间的语义关联。比生成模型的结果要稍微好一些。但是它并没有直接对主题/情感transition进行建模。
2.topic model with latent topics encoding document-level global context 获得更好的结果，但是他们都没有考虑相邻句子之间的联系，只有ASUM考虑了句子的结构。
3.TET model 对topic/emotion transition进行encode放入生成模型中，所以能够实现最好的效果。
1.extracted topics
除了social emotion classification，TET还能提取topics，为了评估模型所捕获的主题和情绪的有效性，使用公式6 提取的主题和情感组合的 前10个词 如图6所示。可以看出，大多数话题都与社会新闻中的一些事件相对应。
2.Sentence-level Emotion Classification
ND16是以读者视角来标注的新闻文章，RenCECps 是带有作者观点的博客。
JST的sentence-level 分类结果：通过累加句子中单词的emotion获得，因为JST不直接将情感标签分配给句子。
ASUM的结果是最差的，因为ASUM 是对每个句子添加情感标签，但是JST使对每个单词 添加情感标签，而TET则考虑后验概率。
RenCECps的结果要比ND16的结果差，因为RenCECps用语句级的稀疏情绪评分和句子层次的情感分类进行标注，比文档级的情感分类更加困难。
7.conclusion
1.文本提出了隐topic-emotion transition模型，该模型通过对连续句子的情绪和主题的transition建模，将其作为马尔可夫链。在TET中，我们使用句子的语言特征来指导主题的transition。从情感词汇中计算出的情感关联，利用数据自动构建词典来指导情感transition。在参数估计中采用了自定义的前向后向算法。实验表明，我们的模型在文档级和句子级情感检测方面都优于最先进的方法。
