自然语言处理常用模型方法总结
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自然语言处理中常见的文本分类模型对比在当今信息爆炸的时代,海量的文本数据正在不断产生和累积。
如何高效地对这些文本数据进行分类和分析成为了重要的课题。
自然语言处理技术的发展为文本分类提供了强大的工具,各种文本分类模型也应运而生。
本文将对常见的文本分类模型进行对比分析,包括朴素贝叶斯、支持向量机、深度学习等。
1. 朴素贝叶斯分类器朴素贝叶斯分类器是一种基于概率统计的分类模型,其基本假设是特征之间相互独立。
朴素贝叶斯分类器简单、易于实现,对小规模的数据表现良好。
然而,由于其假设的“朴素”性质,朴素贝叶斯分类器在处理复杂的文本数据时表现并不理想。
特别是对于含有大量特征之间相关性的文本数据,朴素贝叶斯分类器的性能会受到限制。
2. 支持向量机支持向量机是一种强大的分类模型,其核心思想是将数据映射到高维空间中,通过寻找一个最优的超平面来进行分类。
支持向量机在处理文本分类问题时具有较好的泛化能力和鲁棒性,尤其适用于高维度的特征空间。
然而,支持向量机在处理大规模文本数据时计算复杂度较高,需要大量的计算资源和时间。
3. 深度学习模型近年来,深度学习技术的快速发展为文本分类问题提供了全新的解决途径。
通过构建深层神经网络模型,可以自动地学习文本数据中的复杂特征和规律。
深度学习模型在处理文本分类问题时展现出了强大的表现,尤其在处理大规模数据和复杂数据结构时具有优势。
然而,深度学习模型需要大量的训练数据和调参工作,且模型的黑盒性使得解释性较差。
4. 对比与总结朴素贝叶斯分类器、支持向量机和深度学习模型分别代表了传统的统计学习方法、核方法和深度学习方法。
这三种文本分类模型在不同的场景下都有其独特的优势和局限性。
朴素贝叶斯分类器适用于简单的文本分类问题,支持向量机在高维度特征空间中表现良好,而深度学习模型则在处理复杂的文本数据时具有较强的表现。
总的来说,选择合适的文本分类模型需要根据具体的问题和数据特点来进行综合考量。
对于大规模复杂的文本数据,深度学习模型可能是一个不错的选择;而对于简单的文本分类问题,朴素贝叶斯分类器可能更为适合。
自然语言处理算法自然语言处理(Natural Language Processing,NLP)是人工智能领域的一个重要研究方向,旨在让计算机能够理解、处理和生成人类语言。
为了实现这一目标,需要使用一系列的算法和技术来解决涉及语义、语法和语用等多个层面的问题。
下面将介绍几种常见的自然语言处理算法。
1. 词袋模型与TF-IDF词袋模型是一种简单而常用的文本表示方法,它将文本看作是由单词构成的袋子,忽略了单词顺序和语法结构。
每个文档可以表示为一个由各个单词频率构成的向量。
然而,单纯的词袋模型无法区分关键词和常用词,因此引入了TF-IDF (Term Frequency-Inverse Document Frequency)算法来提高特征的重要性。
TF-IDF通过计算一个词在文档中的频率与在整个语料库中的逆文档频率的乘积,从而得到一个更加准确的文本表示。
2. 基于规则的方法基于规则的方法是一种早期的自然语言处理算法,它通过预先定义的规则和模式来处理文本。
这种方法需要专家手动编写大量规则,对于不同的语言和任务来说并不通用。
然而,在特定领域或任务中,基于规则的方法可以取得较好的效果。
例如,在问答系统中,可以根据问题的结构和关键词,设计一系列规则来生成相应的回答。
3. 统计语言模型与n-gram模型统计语言模型通过统计文本数据中的频率和概率来建模一个语言的规律和特征。
常见的统计语言模型有n-gram模型,其中n表示模型中考虑的上下文的长度。
通过计算n-gram序列的频率,可以估计一个单词在给定上下文中出现的概率。
例如,二元(bigram)模型只考虑一个单词的上一个单词,三元(trigram)模型考虑两个上一个单词。
这些统计语言模型可以用于自动语音识别、机器翻译和文本生成等任务。
4. 词嵌入与深度学习词嵌入是一种将文本中的词汇映射到低维向量空间中的技术。
通过将词与其上下文的共现信息进行建模,可以得到具有语义关联性的词向量表示。
自然语言处理(Natural Language Processing, NLP)是人工智能领域一个重要的分支,其主要研究对象是如何让计算机能够理解和处理人类语言。
在NLP中,文本情感识别模型是一个非常重要的应用,它可以帮助计算机识别文本中的情感色彩,从而更好地理解和分析人类情感。
本文将介绍一些自然语言处理中常见的文本情感识别模型。
一、基于词典的情感分析模型基于词典的情感分析模型是一种简单但有效的情感识别方法。
这种方法的核心思想是通过构建一个情感词典,然后根据文本中出现的情感词和程度副词来确定文本的情感极性。
情感词典是一种包含了大量情感词汇及其情感极性的词典,常见的情感词有“喜欢”、“讨厌”、“高兴”、“悲伤”等。
在情感分析过程中,计算机会通过检索文本中的情感词,然后根据情感词的极性和程度副词的修饰程度来计算文本的情感得分,从而判断文本的情感色彩。
二、基于机器学习的情感分析模型除了基于词典的情感分析模型之外,基于机器学习的情感分析模型也是一种常见的文本情感识别方法。
这种方法的核心思想是通过训练一个分类器来识别文本的情感。
在训练阶段,计算机会使用标注好的文本数据来训练模型,然后在测试阶段使用训练好的模型来对新的文本进行情感识别。
常见的机器学习算法有朴素贝叶斯、支持向量机(SVM)和神经网络等,这些算法都可以用来构建情感分析模型,从而实现文本情感识别的功能。
三、基于深度学习的情感分析模型近年来,随着深度学习技术的快速发展,基于深度学习的情感分析模型也逐渐成为了研究热点。
深度学习模型在情感分析中的应用主要包括循环神经网络(RNN)、长短时记忆网络(LSTM)和卷积神经网络(CNN)等。
这些模型能够自动学习文本中的特征,并且可以处理更加复杂的情感识别任务。
相比于传统的基于机器学习的情感分析模型,基于深度学习的情感分析模型具有更好的性能和更高的准确度。
四、情感分析在实际应用中的挑战和展望尽管文本情感识别模型在自然语言处理领域取得了一定的成就,但是在实际应用中还存在一些挑战。
自然语言处理中常用模型自然语言处理(Natural Language Processing,NLP)是人工智能领域的一个重要分支,旨在使计算机能够理解和处理人类语言的形式和含义。
在NLP中,有许多常用模型被广泛应用于文本分类、情感分析、机器翻译等任务中。
本文将介绍一些常用的NLP模型。
一、词袋模型词袋模型是NLP中最简单的模型之一,它将文本看作是一组词的无序集合,忽略了词序和语法结构。
该模型通过统计每个词在文本中出现的频次或者使用TF-IDF等方法来表示文本特征。
词袋模型广泛应用于文本分类、情感分析等任务中。
二、循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)循环神经网络是一种具有循环连接的神经网络模型,它能够处理序列数据,对于NLP任务来说尤为重要。
RNN通过记忆前一时刻的隐藏状态,将当前输入与上下文联系起来,从而捕捉到文本中的时序信息。
在机器翻译、文本生成等任务中,RNN被广泛应用。
三、长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)长短时记忆网络是一种特殊的循环神经网络,它在解决传统RNN 中的梯度消失和梯度爆炸问题上有很大的优势。
LSTM通过门控机制,能够有效地捕捉长期依赖关系,从而在处理长文本时表现出色。
LSTM广泛应用于机器翻译、文本生成等任务中。
四、注意力机制(Attention Mechanism)注意力机制是一种用于处理序列数据的技术,能够自动地给予不同位置的输入不同的权重。
在NLP任务中,注意力机制能够帮助模型更好地理解和关注重要的信息。
通过注意力机制,模型可以根据输入的上下文有选择地聚焦于不同部分,从而提高模型的性能。
五、Transformer模型Transformer模型是一种基于注意力机制的神经网络模型,它在机器翻译任务中取得了重大突破。
Transformer模型通过自注意力机制和位置编码,能够有效地处理长文本,并且能够并行化计算,提高了计算效率。
自然语言处理中常见的文本生成模型自然语言处理(NLP)是人工智能领域的一个重要分支,它涉及到计算机对自然语言的理解、生成和处理。
在NLP领域中,文本生成模型是一个重要的研究方向,它可以用来生成自然语言文本,如文章、对话、诗歌等。
在本文中,我们将介绍几种常见的文本生成模型,并分析它们的特点和应用。
1. 递归神经网络(RNN)递归神经网络是一种经典的文本生成模型,它具有处理序列数据的能力,可以捕捉文本中的上下文信息。
RNN的结构包括一个循环的神经元,每次接收一个输入和一个隐藏状态,并输出一个输出和一个新的隐藏状态。
这种结构使得RNN可以对不定长度的序列数据进行处理,适用于文本生成任务。
然而,RNN也存在梯度消失和梯度爆炸的问题,在处理长序列数据时表现不佳。
2. 长短时记忆网络(LSTM)长短时记忆网络是一种改进的RNN结构,它通过引入门控机制来解决梯度消失和梯度爆炸的问题。
LSTM包括输入门、遗忘门、输出门和记忆单元,可以更好地捕捉文本中的长距离依赖关系。
因此,LSTM在文本生成任务中表现出色,可以生成更加连贯和有意义的文本。
3. 生成对抗网络(GAN)生成对抗网络是一种由生成器和判别器组成的对抗性模型,它可以用于生成逼真的文本。
生成器负责生成假的文本样本,而判别器则负责区分真实的文本和生成器生成的假的文本。
通过不断的对抗训练,生成器可以生成接近真实的文本样本。
GAN在文本生成领域取得了一些令人瞩目的成果,但也存在一些挑战,如模式崩溃和生成样本的多样性问题。
4. 自动回归模型(AR)自动回归模型是一种经典的文本生成模型,它基于马尔可夫链,通过当前时刻的状态预测下一个时刻的状态。
常见的自动回归模型包括马尔可夫链、隐马尔可夫模型和马尔可夫随机场等。
这些模型在文本生成任务中表现出色,能够生成连贯和合理的文本。
5. 注意力机制(Attention)注意力机制是一种用于处理序列数据的重要技术,它可以帮助模型集中注意力在与当前任务相关的部分。
npl自然语言处理常用算法模型NPL自然语言处理常用算法模型自然语言处理(Natural Language Processing,NLP)是计算机科学与人工智能领域中的一个重要研究方向,旨在使计算机能够理解和处理人类的自然语言。
NLP常用算法模型是指在NLP领域中被广泛使用的一些算法模型,它们能够处理文本数据并从中提取有用的信息。
本文将介绍几个常用的NLP算法模型。
1. 词袋模型(Bag of Words)词袋模型是一种简单而常用的NLP算法模型,它将文本表示为一个词汇表,并统计每个词在文本中出现的频率。
词袋模型忽略了单词的顺序和上下文信息,只关注单词的频率。
通过词袋模型,我们可以将文本数据转化为数值型数据,以便于计算机处理。
2. TF-IDF模型TF-IDF(Term Frequency-Inverse Document Frequency)模型是一种用于评估一个词对于一个文档集或一个语料库中的一个特定文档的重要程度的统计方法。
TF-IDF模型综合考虑了一个词在文档中的频率(Term Frequency)和在整个语料库中的逆文档频率(Inverse Document Frequency),从而计算出一个词的权重。
TF-IDF模型常用于文本分类、信息检索和关键词提取等任务。
3. 词嵌入模型(Word Embedding)词嵌入模型是一种将词语映射到低维空间向量表示的方法。
它能够捕捉到词语之间的语义关系,使得相似含义的词在向量空间中更加接近。
Word2Vec和GloVe是两种常用的词嵌入模型。
词嵌入模型在NLP任务中广泛应用,如文本分类、命名实体识别和情感分析等。
4. 循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)循环神经网络是一种具有记忆性的神经网络模型,可以处理序列数据,尤其适用于处理自然语言。
RNN通过引入循环结构,使得网络能够记住之前的信息,并在当前的输入上进行计算。
自然语言处理的基础知识自然语言处理是一项复杂的技术,它涉及到语音识别、文本分类、机器翻译、信息检索等多个方面。
要将自然语言处理应用到实际场景中,我们需要掌握一些基础知识。
一、语言模型语言模型是自然语言处理的基础模型之一。
它用来计算一个句子或文档出现的概率。
根据语言模型,我们可以预测下一个单词的出现概率,或者判断一个句子是否合法。
在实际应用中,语言模型被广泛用于语音识别、机器翻译、自动文本摘要等领域。
常见的语言模型有n-gram模型和神经网络语言模型。
n-gram模型是一种简单但有效的模型,它基于前n-1个单词来预测下一个单词的出现概率。
神经网络语言模型则是一种更加复杂但表现更好的模型,它通过训练神经网络来预测下一个单词的出现概率。
二、词向量词向量是自然语言处理中常用的一种表示方式。
它将每个单词映射到一个向量空间中,并在这个空间中计算单词之间的相似度。
词向量可以用来进行文本分类、语义相似度计算、实体识别等任务。
常见的词向量模型有word2vec、GloVe、fastText等。
这些模型都是基于分布式假设,认为在同一上下文中出现的单词具有相似的含义。
通过训练,我们可以得到一个向量空间,并将每个单词映射到这个空间中。
三、文本分类文本分类是自然语言处理中的一项基础任务。
它将文本分到不同的类别中。
这个任务广泛应用于情感分析、垃圾邮件过滤、新闻分类等领域。
文本分类的基本思路是提取文本的特征,并将其映射到一个预先定义的类别中。
常用的特征包括词频、TF-IDF值、词向量等。
当我们有足够多的标注数据时,我们可以使用监督学习算法来训练分类器。
常用的算法包括朴素贝叶斯、支持向量机、神经网络等。
四、信息抽取信息抽取是自然语言处理中的一项重要任务。
它从文本中提取出结构化的信息,例如实体、关系、事件等。
信息抽取技术广泛应用于搜索引擎、知识图谱、金融风险预警等领域。
信息抽取的基本思路是将文本中的实体和关系抽取出来,并将它们映射到一个结构化的形式中。
自然语言处理常见算法
自然语言处理是指计算机对人类语言进行处理和理解的过程。
在自然语言处理中,常用的算法包括词袋模型、TF-IDF算法、文本分类算法、命名实体识别算法、情感分析算法等。
1.词袋模型
词袋模型是一种基于词频的文本表示方法。
它将一篇文本中的所有词语都视为一个无序的集合,不考虑语法和词序,只关注每个词出现的频率。
词袋模型可以用来计算文本相似性、进行关键词提取等任务。
2.TF-IDF算法
TF-IDF算法是一种用于评估词语在文本中重要程度的算法。
它通过计算词频和逆文档频率两个指标来衡量一个词语在文本中的重要性。
TF-IDF算法常用于信息检索、文本分类、关键词提取等任务。
3.文本分类算法
文本分类算法是将文本分为不同类别的方法。
它可以用于垃圾邮件过滤、情感分析、新闻分类等任务。
常用的文本分类算法包括朴素贝叶斯分类器、支持向量机分类器、决策树分类器等。
4.命名实体识别算法
命名实体识别是指从文本中识别出人名、地名、组织机构名等实体信息的过程。
命名实体识别算法可以用于信息抽取、智能问答等任务。
常用的命名实体识别算法包括CRF模型、条件随机场模型等。
5.情感分析算法
情感分析是指分析文本中的情感倾向的过程。
情感分析算法可以用于舆情监测、产品评价分析等任务。
常用的情感分析算法包括基于情感词典的方法、基于机器学习的方法等。
以上是自然语言处理中常用的算法。
不同的算法适用于不同的任务,需要根据具体情况选择合适的算法。
自然语言处理方法自然语言处理(Natural Language Processing, NLP)是计算机科学与语言学领域交叉的研究领域,旨在让计算机能够理解、处理和生成人类语言。
随着机器学习和人工智能的不断发展,NLP在各个领域的应用越来越广泛。
本文将介绍几种常见的自然语言处理方法。
一、文本预处理在进行自然语言处理之前,通常需要对文本进行预处理,以便更好地应用各种NLP方法。
文本预处理的步骤可以包括去除标点符号、停用词、数字,进行词干提取或词形还原等。
通过预处理可以降低文本的维度,并去除一些干扰信息,帮助模型更好地理解文本。
二、词袋模型(Bag of Words)词袋模型是一种常见的NLP方法,它将文本表示为词汇表中词语的计数向量。
在词袋模型中,文本的顺序和语法结构被忽略,只关注词语的出现次数。
词袋模型可以作为文本分类、文本聚类等任务的基础。
三、词嵌入(Word Embedding)词嵌入是将词语映射为低维实数向量的方法。
通过词嵌入,可以将词语的语义信息编码为向量表示,从而方便计算机进行进一步的处理。
常见的词嵌入方法有Word2Vec、GloVe等,它们通过学习语料库中单词之间的关系,生成高质量的词嵌入模型。
四、文本分类文本分类是自然语言处理中的重要任务之一,它将文本分为不同的类别。
常见的文本分类方法包括朴素贝叶斯分类器、支持向量机(SVM)、深度学习模型等。
这些方法根据文本的特征进行分类,可以广泛应用于情感分析、垃圾邮件过滤等场景。
五、信息抽取信息抽取是从结构化或半结构化文本中提取特定信息的过程。
常见的信息抽取任务包括命名实体识别(Named Entity Recognition, NER)、关系抽取等。
信息抽取可以为后续的知识图谱构建、问答系统等任务提供基础。
六、机器翻译机器翻译是将一种语言的文本自动翻译为另一种语言的任务。
随着神经网络的发展,神经机器翻译(Neural Machine Translation, NMT)成为了机器翻译领域的主流方法。
自然语言处理(Natural Language Processing,NLP)是人工智能领域的一个重要分支,它旨在使计算机能够理解、解释和处理人类语言。
在NLP中,词袋模型是一种常见的训练方法,下面就来详细介绍一下。
词袋模型是NLP中常用的一种文本表示方法。
它将文本看作是一个由词汇组成的袋子,忽略了词语之间的顺序和语法。
在词袋模型中,每个文档都可以表示为一个由词汇构成的向量,向量的每个维度对应一个词汇,向量的取值表示该词汇在文档中的出现次数或者其他特征信息。
在实际应用中,词袋模型的训练方法可以分为以下几种:1. 分词:在词袋模型中,首先需要对文本进行分词处理,将文本切分成一个个独立的词汇。
分词是NLP中的一个基础任务,其目的是将连续的文本序列切分成离散的词汇。
2. 去停用词:在分词之后,需要对文本进行去停用词处理。
停用词是指在文本中频繁出现但并不携带太多信息的词汇,比如“的”、“是”、“你”等。
去除停用词可以减小向量的维度,提高训练效率。
3. 词频统计:在得到去停用词的文本之后,需要对每个文档中出现的词汇进行词频统计。
词频统计可以得到每个词汇在文档中的出现次数,进而构建词袋模型的向量。
4. TF-IDF权重:除了词频统计之外,还可以使用TF-IDF(Term Frequency-Inverse Document Frequency)方法对词汇进行权重调整。
TF-IDF可以衡量一个词汇在文档中的重要程度,它考虑了词汇在当前文档中的出现频率和在整个语料库中的稀有程度。
5. 向量化:最后,通过分词、去停用词、词频统计或TF-IDF权重等处理,可以得到每个文档的词袋模型向量。
这些向量可以作为输入数据,用于训练NLP模型,比如文本分类、情感分析等任务。
词袋模型的训练方法虽然简单,但在实际应用中仍然有一些需要注意的问题。
比如对于中文文本,分词是一个挑战性的任务,需要考虑词汇的歧义性和多义性。
此外,词袋模型忽略了词汇之间的顺序信息,对于一些需要考虑上下文的任务可能效果不佳。
自然语言处理常用模型使用方法总结一、N元模型思想:如果用变量W代表一个文本中顺序排列的n个词,即W = W1W2…Wn ,则统计语言模型的任务是给出任意词序列W 在文本中出现的概率P(W)。
利用概率的乘积公式,P(W)可展开为:P(W) = P(w1)P(w2|w1)P(w3| w1 w2)…P(wn|w1 w2…wn-1),不难看出,为了预测词Wn的出现概率,必须已知它前面所有词的出现概率。
从计算上来看,这太复杂了。
如果任意一个词Wi的出现概率只同它前面的N-1个词有关,问题就可以得到很大的简化。
这时的语言模型叫做N元模型(N-gram),即P(W) = P(w1)P(w2|w1)P(w3| w1 w2)…P(wi|wi-N+1…wi-1)…实际使用的通常是N=2 或N=3的二元模型(bi-gram)或三元模型(tri-gram)。
以三元模型为例,近似认为任意词Wi的出现概率只同它紧接的前面的两个词有关。
重要的是这些概率参数都是可以通过大规模语料库来估值的。
比如三元概率有P(wi|wi-2wi-1) ≈ count(wi-2 wi-1… wi) / count(wi-2 wi-1)式中count(…) 表示一个特定词序列在整个语料库中出现的累计次数。
统计语言模型有点像天气预报的方法。
用来估计概率参数的大规模语料库好比是一个地区历年积累起来的气象纪录,而用三元模型来做天气预报,就像是根据前两天的天气情况来预测今天的天气。
天气预报当然不可能百分之百正确。
这也算是概率统计方法的一个特点吧。
(摘自黄昌宁论文《中文信息处理的主流技术是什么?》)条件:该模型基于这样一种假设,第n个词的出现只与前面N-1个词相关,而与其它任何词都不相关,整句的概率就是各个词出现概率的乘积。
这些概率可以通过直接从语料中统计N个词同时出现的次数得到。
常用的是二元的Bi-Gram和三元的Tri-Gram。
问题:虽然我们知道元模型中, n越大约束力越强,但由于计算机容量和速度的限制及数据的稀疏,很难进行大n的统计。
二、马尔可夫模型以及隐马尔可夫模型思想:马尔可夫模型实际上是个有限状态机,两两状态间有转移概率;隐马尔可夫模型中状态不可见,我们只能看到输出序列,也就是每次状态转移会抛出个观测值;当我们观察到观测序列后,要找到最佳的状态序列。
隐马尔科夫模型是一种用参数表示的用于描述随机过程统计特性的概率模型,是一个双重随机过程,由两个部分组成:马尔科夫链和一般随机过程。
其中马尔科夫链用来描述状态的转移,用转移概率描述。
一般随机过程用来描述状态与观察序列之间的关系,用观察值概率描述。
因此,隐马尔可夫模型可以看成是能够随机进行状态转移并输出符号的有限状态自动机,它通过定义观察序列和状态序列的联合概率对随机生成过程进行建模。
每一个观察序列可以看成是由一个状态转移序列生成,状态转移过程是依据初始状态概率分布随机选择一个初始状态开始,输出一个观察值后再根据状态转移概率矩阵随机转移到下一状态,直到到达某一预先指定的结束状态为止,在每一个状态将根据输出概率矩阵随机输出一个观察序列的元素。
一个 HMM有 5个组成部分,通常记为一个五元组{S,K, π,A,B},有时简写为一个三元组{π ,A,B},其中:①S是模型的状态集,模型共有 N个状态,记为 S={s1,s2, ⋯,sN};②K是模型中状态输出符号的集合,符号数为 M,符号集记为K={k1,k2,⋯,kM};③是初始状态概率分布,记为 ={ 1, 2,⋯, N},其中 i是状态 Si作为初始状态的概率;④A是状态转移概率矩阵,记为A={aij},1≤i≤N,1≤j≤N。
其中 aij是从状态 Si转移到状态 Sj的概率;⑤B是符号输出概率矩阵,记为B={bik},1≤i≤N,1≤k≤M。
其中 bik是状态 Si输出 Vk的概率。
要用HMM解决实际问题,首先需要解决如下 3个基本问题:①给定一个观察序列 O=O1O2⋯OT和模型{ π,A,B},如何高效率地计算概率P(O|λ),也就是在给定模型的情况下观察序列O的概率;②给定一个观察序列 O=O1O2⋯OT和模型{ π,A,B},如何快速地选择在一定意义下“最优”的状态序列Q=q1q2⋯qT,使得该状态序列“最好地解释”观察序列;③给定一个观察序列 O=O1O2⋯OT,以及可能的模型空间,如何来估计模型参数,也就是说,如何调节模型{π,A,B}的参数,使得 P(O|λ)最大。
问题:隐马模型中存在两个假设:输出独立性假设和马尔可夫性假设。
其中,输出独立性假设要求序列数据严格相互独立才能保证推导的正确性,而事实上大多数序列数据不能被表示成一系列独立事件。
三、最大熵模型最大熵原理原本是热力学中一个非常重要的原理,后来被广泛应用于自然语言处理方面。
其基本原理很简单:对所有的已知事实建模,对未知不做任何假设。
也就是建模时选择这样一个统计概率模型,在满足约束的模型中选择熵最大的概率模型。
若将词性标注或者其他自然语言处理任务看作一个随机过程,最大熵模型就是从所有符合条件的分布中,选择最均匀的分布,此时熵值最大。
求解最大熵模型,可以采用拉格朗日乘数法,其计算公式为:()1p exp (,)()i i i y f x y x Z x λλλ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦∑其中,Z ()exp (,)i i y i x f x y λλ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦∑∑为归一化因子 ,i λ是对应特征的权重,i f 表示一个特征。
每个特征对词性选择的影响大小由特征权重i λ决定,而这些权值可由GIS 或IIS学习算法自动得到。
四、支持向量机原理:支持向量机的主要思想可以概括为两点: (1) 它是针对线性可分情况进行分析,对于线性不可分的情况, 通过使用非线性映射算法将低维输入空间线性不可分的样本转化为高维特征空间使其线性可分,从而使得高维特征空间采用线性算法对样本的非线性特征进行线性分析成为可能; (2) 它基于结构风险最小化理论之上在特征空间中建构最优分割超平面,使得学习器得到全局最优化,并且在整个样本空间的期望风险以某个概率满足一定上界。
支持向量机的目标就是要根据结构风险最小化原理,构造一个目标函数将两类模式尽可能地区分开来, 通常分为两类情况来讨论,:(1) 线性可分;(2) 线性不可分。
线性可分情况在线性可分的情况下,就会存在一个超平面使得训练样本完全分开,该超平面可描述为: w ·x + b = 0 (1) 其中,“·”是点积, w 是n 维向量, b 为偏移量。
最优超平面是使得每一类数据与超平面距离最近的向量与超平面之间的距离最大的这样的平面.最优超平面可以通过解下面的二次优化问题来获得:满足约束条件:, i = 1 ,2 ,3 ,......, n. (3)在特征数目特别大的情况,可以将此二次规划问题转化为其对偶问题:(4)(5)(6满足约束条件: (7)这里是Lagrange 乘子, 是最优超平面的法向量, 是最优超平面的偏移量,在这类优化问题的求解与分析中, KKT条件将起到很重要的作用,在(7) 式中,其解必须满足:(8)从式(5) 可知,那些 = 0 的样本对分类没有任何作用,只有那些 > 0 的样本才对分类起作用,这些样本称为支持向量,故最终的分类函数为: (9) 根据f ( x) 的符号来确定X 的归属。
线性不可分的情况对于线性不可分的情况,可以把样本X 映射到一个高维特征空间H,并在此空间中运用原空间的函数来实现内积运算,这样将非线性问题转换成另一空间的线性问题来获得一个样本的归属. 根据泛函的有关理论,只要一种核函数满足Mercer 条件,它就对应某一空间中的内积,因此只要在最优分类面上采用适当的内积函数就可以实现这种线性不可分的分类问题. 此时的目标函数为:(1 0)其分类函数为:(11)内积核函数:目前有三类用的较多的内积核函数:第一类是(12)我们所能得到的是p阶多项式分类器,第二类是径向基函数(RBF),也称作高斯核函数:第三类是Sigmoid函数特点:概括地说,支持向量机就是首先通过内积函数定义的非线性变换将输入空间变换到另一个高维空间,在这个空间中求最优分类面。
SVM分类函数形式上类似于一个神经网络,输出是中间节点的线性组合,每个中间节点对应一个输入样本与一个支持向量的内积,因此也叫做支持向量网络。
SVM方法的特点:①非线性映射是SVM方法的理论基础,SVM利用内积核函数代替向高维空间的非线性映射;②对特征空间划分的最优超平面是SVM的目标,最大化分类边际的思想是SVM方法的核心;③支持向量是SVM的训练结果,在SVM分类决策中起决定作用的是支持向量。
SVM 是一种有坚实理论基础的新颖的小样本学习方法。
它基本上不涉及概率测度及大数定律等,因此不同于现有的统计方法。
从本质上看,它避开了从归纳到演绎的传统过程,实现了高效的从训练样本到预报样本的“转导推理”,大大简化了通常的分类和回归等问题。
SVM 的最终决策函数只由少数的支持向量所确定,计算的复杂性取决于支持向量的数目,而不是样本空间的维数,这在某种意义上避免了“维数灾难”。
少数支持向量决定了最终结果,这不但可以帮助我们抓住关键样本、“剔除”大量冗余样本,而且注定了该方法不但算法简单,而且具有较好的“鲁棒”性。
这种“鲁棒”性主要体现在:①增、删非支持向量样本对模型没有影响;②支持向量样本集具有一定的鲁棒性;③有些成功的应用中,SVM 方法对核的选取不敏感五、条件随机场原理:条件随机场(CRFs)是一种基于统计的序列标记识别模型,由John Lafferty 等人在2001年首次提出。
它是一种无向图模型,对于指定的节点输入值,它能够计算指定的节点输出值上的条件概率,其训练目标是使得条件概率最大化。
线性链是CRFs 中常见的特定图结构之一,它由指定的输出节点顺序链接而成。
一个线性链与一个有限状态机相对应,可用于解决序列数据的标注问题。
在多数情况下,CRFs 均指线性的CRFs 。
用x=(x1,x2,…,xn)表示要进行标注的数据序列,y=(y1,y2,…,yn)表示对应的结果序列。
例如对于中文词性标注任务,x 可以表示一个中文句子x=(上海,浦东,开发,与,法制,建设,同步),y 则表示该句子中每个词的词性序列y=(NR,NR,NN,CC,NN,NN,VV)。
对于(X ,Y),C 由局部特征向量f 和对应的权重向量λ确定。
对于输入数据序列x 和标注结果序列y ,条件随机场C 的全局特征表示为()(),,,i F y x f y x i =∑ ⑴其中i 遍历输入数据序列的所有位置,f(y,x ,i)表示在i 位置时各个特征组成的特征向量。