自然语言处理 | (21) 基于TextCNN的文本分类原理

目录

1.文本分类任务介绍

2.TextCNN原理概述

3.TextCNN处理步骤

4. 拓展阅读


1.文本分类任务介绍

文本分类是自然语言处理的一个基本任务,试图推断出给定文本(句子、文档等)的标签或标签集合。

文本分类的应用非常广泛,如:

  • 垃圾邮件分类:2分类问题,判断邮件是否为垃圾邮件
  • 情感分析:2分类问题:判断文本情感是积极还是消极;多分类问题:判断文本情感属于{非常消极,消极,中立,积极,非常积极}中的哪一类。
  • 新闻主题分类:判断一段新闻属于哪个类别,如财经、体育、娱乐等。根据类别标签的数量,可以是2分类也可以是多分类。
  • 自动问答系统中的问句分类
  • 社区问答系统中的问题分类:多标签多分类(对一段文本进行多分类,该文本可能有多个标签),如知乎看山杯
  • 让AI做法官:基于案件事实描述文本的罚金等级分类(多分类)和法条分类(多标签多分类)
  • 判断新闻是否为机器人所写:2分类

不同类型的文本分类往往有不同的评价指标:

  • 2分类:accuracy,precision,recall,f1-score...
  • 多分类(单标签多分类):Micro-Averaged-F1,Macro-Averaged-F1...
  • 多标签多分类:Jaccard相似系数...

2.TextCNN原理概述

卷积神经网络主要是用于解决计算机视觉方面的任务。在本篇博客中我们将演示如何在自然语言处理任务---文本分类中使用卷积神经网络CNN,这里的文本可以一个句子,文档(短文本,若干句子)或篇章(长文本),因此每段文本的长度都不尽相同。在对文本进行分类时,我们一般会指定一个固定的输入序列/文本长度:该长度可以是最长文本/序列的长度,此时其他所有文本/序列都要进行填充以达到该长度;该长度也可以是训练集中所有文本/序列长度的均值,此时对于过长的文本/序列需要进行截断,过短的文本则进行填充。总之,要使得训练集中所有的文本/序列长度相同,该长度除之前提到的设置外,也可以是其他任意合理的数值。在测试时,也需要对测试集中的文本/序列做同样的处理。

假设训练集中所有文本/序列的长度统一为n,我们需要对文本进行分词,并使用词嵌入得到每个词固定维度的向量表示。此时对于一段文本,我们的输入就可以表示为一个n*d的数字矩阵,类似于图像分类任务中的图像。我们曾使用过CNN处理图像分类任务,类似的,接下来我们看一下如何用CNN进行文本分类。

 

3.TextCNN处理步骤

TextCNN结构:

embedding--->conv--->(activation)--->max pooling--->fully connected layer-------->softmax/sigmoid

  • 首先我们要对输入矩阵进行卷积操作。我们可以使用不同大小的卷积核,每种类型的卷积核可以有多个。假设卷积核的大小是(f,d),f可以是不同的取值(如f=2,3,4),而d是固定的,是词向量的维度,并且假设总共使用了k个卷积核,步长为1。经过卷积操作后我们会得到k个向量,每个向量的长度是n-f+1. 我们使用不同大小的卷积核,从输入文本中提取丰富的特征,这和n-gram特征有点相似(f=2,3,4分别对应于2-gram,3-gram-4-gram)。
  • 接下来,我们对卷积操作的输出进行max-pooling操作。作用于k个长度为n-f+1的向量上,最每个向量整体取最大值,得到k个标量数字。
  • 然后把k个标量数字拼接起来,组成一个向量表示最后提取的特征。他的长度是固定的,取决于我们所使用的不同大小的卷积核的总数。
  • 最后在接一个全联接层作为输出层,如果是2分类的话使用sigmoid激活函数,多分类则使用softmax激活函数,得到模型的输出。

下图是TextCNN的图示,可以直观的反映他的操作流程:

自然语言处理 | (21) 基于TextCNN的文本分类原理_第1张图片

4. 拓展阅读

  • TextCNN论文: Convolutional Neural Networks for Sentence Classification
  • 为了使用TextCNN得到一个好结果, 可以仔细的阅读下面这篇论文 A Sensitivity Analysis of (and Practitioners' Guide to) Convolutional Neural Networks for Sentence Classification。它可以给你一些能影响任务性能的直觉和领悟,尽管你需要根据特定的任务修改一些设置。

 

 

 

 

 

 

 

 

你可能感兴趣的:(自然语言处理,自然语言处理(NLP),文本分类,情感分析,TextCNN)