FastText模型:Enriching Word Vectors with Subword Information

FastText模型详解
FastText模型基于skip-gram模型改进,引入字符级n-grams,能为未在训练集出现的词生成词向量。通过将词和其n-grams的one-hot编码相加并乘以连接矩阵,得到词向量。

参考链接

FastText模型

  • FastText模型是在skip-gram模型基础上提出来的,所有首需要回顾一下skip-gram模型,可以参考连接: skip-gram模型
  • skip-gram模型图:
  • 在skip-gram模型中对词汇表中每个词 w w w都对应着两个向量:
    • 输人向量 u w u_w uw:是输入层到隐藏层层连接矩阵 W ∈ R V × N W∈R^{V×N} WRV×N的行向量
    • 输出向量 v t v_t vt:是隐藏层到输出层的连接矩阵 W ′ ∈ R N × V W'∈R^{N×V} WRN×V的列向量
    • V V V是词汇表的大小,N是词向量的维度

FastText模型与Skip-gram模型相同部分

  • FastTex模型与skip-gram模型隐藏层到输出层部分(即后半部分) 是一样的结构,都是一个将隐藏层状态向量 h t h_t ht输出到 s o f t m a x softmax softmax层得到词汇表各词的预测概率。
  • 训练目标是一样的都是用当前词 w t w_t wt预测其上下文词集 C t C_t Ct
  • s o f t m a x softmax softmax层也都是使用负采样 s o f t m a x softmax softmax层或者分层 s o f t m a x softmax softmax层进行优化。

FastText模型与Skip-gram模型不同部分

  • FastTex模型与skip-gram模型区别在于:输出层到隐藏层部分(前部),即得到隐藏层状态向量 h t h_t ht方式:
  • skip-gram模型:将当前词 w t w_t wt的one-hot编码与连接矩阵 W ∈ R V × N W∈R^{V×N} WRV×N相乘,得到词 w t w_t wt的输入向量 u w t u_{w_t } uwt</
### FastText 模型概述 FastText 是由 Facebook AI Research 开发的一种高效文本表示和分类工具,能够处理多种自然语言处理任务。该模型有两种主要形式:一种是用于文本分类的模型;另一种则是用于生成词向量的模型。 #### 文本分类模型 在《Bag of Tricks for Efficient Text Classification》一文中提到,FastText 提供了一种简单而高效的文本分类解决方案[^1]。此版本的 FastText 改进了传统的词袋模型(bag-of-words),通过引入 n-gram 特征来捕捉局部语义结构,从而提高了分类效果。此外,为了加速训练过程并减少参数数量,采用了层次化 softmax 技术[^3]。 ```python import fasttext # 训练一个简单的二元分类器 model = fasttext.train_supervised(input="train.txt", lr=1.0, epoch=25) # 测试模型准确性 result = model.test("test.txt") print(f'Precision: {result[1]}') print(f'Recall: {result[2]}') # 使用模型预测新样本标签 labels = model.predict(["这是一个测试句子"]) ``` #### 词向量模型 根据《Enriching Word Vectors with Subword Information》,FastText 还能创建高质量的词嵌入矩阵,这些嵌入考虑到了子字符级别的信息,使得即使是未登录词也能获得合理的表征。这有助于改善下游 NLP 应用程序的表现,尤其是在资源匮乏的语言环境中。 ```python from gensim.models import FastText sentences = [["cat", "says", "meow"], ["dog", "barks"]] model = FastText(sentences=sentences, vector_size=100, window=5, min_count=1, workers=4) vector = model.wv['cat'] print(vector) ``` ### 性能优势 研究表明,在多个基准数据集上,FastText 的表现可与复杂的深度神经网络相媲美,但在计算效率方面却远超后者,能够在更短的时间内完成训练和推理操作[^2]。 ### 实际应用场景 除了上述提及的任务外,FastText 更广泛的应用还包括但不限于: - **机器翻译** - **情感分析** - **主题建模**
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