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GaryMK/Natural-Language-Processing

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Natural-Language-Processing

Natural Language Processing project practices.

笔记

概述

应用

  • 拼写检查、关键词检索······
  • 文本挖掘(产品价格、日期、时间、地点、人名、公司名)
  • 文本分类
  • 机器翻译
  • 客服系统
  • 复杂对话系统(微软小冰)

为什么结合深度学习

  • 手工特征耗时耗力,还不易拓展
  • 自动特征学习快,方便拓展
  • 深度学习提供了一种通用的学习框架,可用来表示世界、视觉和语言学信息
  • 深度学习既可以无监督学习,也可以有监督学习

语言模型

p(S) = p(w1, w2, w3, w4, w5, ..., wn)

​ =p(w1)p(w2|w1)p(w3|w1, w2)...p(wn|w1, w2, ..., wn - 1)

p(S) 被称为语言模型,即用来计算一个句子概率的模型

问题:

  1. 数据过于稀疏
  2. 参数空间太大

解决方案:

  1. 假设下一个词的出现依赖它前面的一个词(n-gram = 1)

    p(S) = p(w1)p(w2|w1)p(w3|w2)...p(wn|wn-1)

  2. 假设下一个词的出现依赖它前面的两个词(n-gram = 2)

    p(S) = p(w1)p(w2|w1)p(w3|w1, w2)...p(wn|wn-1, wn-2)

p(I want chinese food) = P(want|I) * P(chinese|want) * P(food|chinese)

奥卡姆剃刀,能用简单模型就用简单模型,防止参数过多导致过拟合

n-gram 参数一般选 2

Word2Vec

词向量

词向量的编码方式:

  • One hot representation:词汇表一般非常大,表达的效率不高
  • Distributed representation:通过训练,将模型都映射到一个较短的词向量上。所有的这些词向量就构成了向量空间,进而可以用普通的统计学的方法来研究词与词之间的关系。词向量维度一般需要训练时自己来指定。(一般使用神经网络语言模型训练得到合适的词向量)

词向量的突出特点:

词向量模型中,词向量与词向量之间有这非常特殊的特性。例如现在存在国王、男生、女人、皇后四个词向量,那么一个完善的词向量模型,就存在“国王-男人+女人=皇后”这样的关系。

神经网络语言模型

CBOW

CBOW是 Continuous Bag-of-Words Model 的缩写,是一种根据上下文的词语预测当前词语的出现概率的模型

输入层是上下文的词语的词向量,在训练CBOW模型,词向量只是个副产品,确切来说,是CBOW模型的一个参数。训练开始的时候,词向量是个随机值,随着训练的进行不断被更新。由于CBOW使用的是词袋模型,因此上下文的多个词都是平等的,也就是不考虑他们和我们关注的词之间的距离大小,只要在我们上下文之内即可。

词袋模型(BOW,bag of words):

将所有词语装进一个袋子里,不考虑其词法和语序的问题,即每个词语都是独立的。

词向量模型(Word Embedding):

词向量模型是考虑词语位置关系的一种模型。

现在常用word2vec构成词向量模型,它的底层采用基于CBOW和Skip-Gram算法的神经网络模型。

投影层对其求和,所谓求和,就是简单的向量加法。

**输出层(softmax层)**输出最可能的w。由于语料库中词汇量是固定的|C|个,所以上述过程其实可以看做一个多分类问题。给定特征,从|C|个分类中挑一个。

哈夫曼树:

哈夫曼树是一种带权路径长度最短的二叉树,也称为最优二叉树。

Skip-Graw

Skip-Gram模型和CBOW的思路是反着来的,即输入是特定的一个词的词向量,而输出是特定词对应的上下文词向量。

哈夫曼树

Word2Vec也使用了CBOW与Skip-Gram来训练模型与得到词向量,但是并没有使用传统的DNN模型。最先优化使用的数据结构是用霍夫曼树来代替隐藏层和输出层的神经元,霍夫曼树的叶子节点起到输出层神经元的作用,叶子节点的个数即为词汇表的小大。 而内部节点则起到隐藏层神经元的作用。

使用哈夫曼树的好处:一般得到霍夫曼树后我们会对叶子节点进行霍夫曼编码,由于权重高的叶子节点越靠近根节点,而权重低的叶子节点会远离根节点,这样我们的高权重节点编码值较短,而低权重值编码值较长。这保证的树的带权路径最短,也符合我们的信息论,即我们希望越常用的词拥有更短的编码。

参数更新

求最大概率,求解是梯度上升

Hierarchica Softmax

Negative Sampling

混淆矩阵

词云

TF-IDF

GAN

判别器:分辨出生成的和真实的

生成器:生成可以骗过判别器的

损失函数:一方面要让判别器分辨能力更强,另一方面要让生成器更真

DCGAN

判别模型:使用带步长的卷积(strided convolutions)取代了的空间池化(spatial pooling),容许网络学习自己的空间下采样(spatial downsampling)

生成模型:使用微步幅卷积(fractional strided),容许它学习自己的空间上采样(spatial unsampling)

激活函数:LeakyReLU

Batch Normalization 批标准化:解决因糟糕的初始化引起的训练问题,使得梯度能传播更深层次。Batch Normalization 证明了生成模型初始化的重要性,避免生成模型崩溃:生成的所有样本都在一个点上(样本相同),这是训练GANs经常遇到的失败现象。

梯度消失,梯度爆炸

RNN

LSTM

C:控制参数

决定什么样的信息会被保留什么样的会被遗忘

Style-Transfer

Seq2Seq:机器翻译

项目实战

Task1: 影评情感分类

Task2: 基于Word2Vec的LSTM模型

Task3: 基于BERT的中文情感分析

Task4: 基于BERT的中文命名实体识别

Task5: RNN网络架构与情感分析应用

Task6: 医学糖尿病数据命名实体识别

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