CS224n：Word Vectors and Word Senses(二)

目录

一、共现矩阵

1.1 基于共现矩阵的词向量

二、SVD分解

2.1 基于共现矩阵的词向量 vs. Word2Vec词向量

三、GloVe词向量

3.1 GloVe词向量的好处

3.2 GloVe的一些结果展示

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部分笔记来源参考

Beyond Tokens - 知乎 (zhihu.com)

NLP教程(1) - 词向量、SVD分解与Word2Vec (showmeai.tech)

一、共现矩阵

1.1 基于共现矩阵的词向量

先来回顾一下上节的Word2Vec的核心思想：让相邻的词的向量表示相似。

我们实际上还有一种更加简单的思路——使用「词语共现性」，来构建词向量，也可以达到这样的目的。即，我们直接统计哪些词是经常一起出现的，那么这些词肯定就是相似的。那么，每一个词，都可以做一个这样的统计，得到一个共现矩阵（word-word co-occurrence matrix）。

上面的例子中，给出了三句话，假设这就是我们全部的语料。我们使用一个size=1的窗口，对每句话依次进行滑动，相当于只统计紧邻的词。这样就可以得到一个共现矩阵。

共现矩阵的每一列，自然可以当做这个词的一个向量表示。这样的表示明显优于one-hot表示，因为它的每一维都有含义——共现次数，因此这样的向量表示可以求词语之间的相似度。

直接基于共现矩阵构建词向量，会有一些明显的问题，如下：

怎么解决这个问题呢？这就引出了我们第二节要讲的SVD矩阵分解。

二、SVD分解

我们将巨大的共现矩阵进行SVD分解后，只选取最重要的几个特征值，得到每一个词的低维表示，从而解决维度问题，讲到这里了，顺便讲讲SVD的数学原理。

它可以将任意一个实数矩阵 分解成三个特殊矩阵的乘积，如下：

​

从几何的意义很好理解，记是一个线性变换，即对一个向量从的空间旋转（）、拉伸（）、再旋转（）到的空间，如下：

​

从几何的意义上，具体的原理如下：

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而经过数次迭代后可以整理成我们想要得到的样子

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我们通过构建共现矩阵、进行SVD降维，可视化，依然呈现出了类似Word2Vec的效果。

但是还有一些问题，由于共现矩阵巨大，SVD分解的计算代价也是很大的。另外，像a、the、is这种词，与其他词共现的次数太多，也会很影响效果。所以，我们需要使用很多技巧，来改善这样的词向量。例如，直接把一些常见且意义不大的词忽略掉；把极度不平衡的计数压缩到一个范围；使用皮尔逊相关系数，来代替共现次数等等很多技巧。

2.1 基于共现矩阵的词向量 vs. Word2Vec词向量

三、GloVe词向量

这里我们采用第一种

我们和Word2vec的loss函数（下图）对比一下，会发现这里loss的分母没有显式出现，这是因为分母已通过 Softmax 中的归一化项隐式包含在中。

其实就是一个新的交叉熵函数。交叉熵，只是众多损失函数中的一种，而交叉熵损失函数天然有一些缺陷：由于它是处理两个分布，而很多分布都具有「长尾」的性质，这使得基于交叉熵的模型常常会给那些不重要、很少出现的情形给予过高的权重。另外，由于我们需要计算概率，所以「必须进行合理的规范化」（normalization），规范化，就意味着要除以一个「复杂的分母」，像Softmax中，我们需要遍历所有的词汇来计算分母，这样的开销十分巨大。

至此，我们得到了GloVe的损失函数（一套词向量版）：

3.1 GloVe词向量的好处

3.2 GloVe的一些结果展示

本小节结束