DSSM模型资料

本文主要介绍了DSSM(深度语义匹配模型)的基本概念及其变体,包括NLP领域的DSSM双塔模型类综述,以及一种新的优化模型LSF-SCNN,该模型基于CNN进行短文本表达和相似度计算。
### DSSM双塔模型架构与实现 #### 架构概述 DSSM(Deep Structured Semantic Model)是一种经典的双塔模型,最初由微软提出并应用于搜索引擎领域[^2]。该模型的核心思想是通过神经网络学习查询(query)和文档(document)之间的语义相似度。具体来说,DSSM将输入的文本转换为低维向量表示,并计算它们之间的余弦相似度作为匹配分数。 #### 模型结构 DSSM的主要组成部分包括以下几个层次: 1. **Embedding 层** 输入通常是稀疏的词袋(Bag-of-Words, BoW)或字符 n-gram 特征。这些特征会被映射到密集的嵌入空间中[^3]。例如,对于单词序列 `w_1, w_2, ..., w_n`,可以将其转化为一组 one-hot 向量,再通过嵌入矩阵得到连续向量表示。 2. **隐藏层** 嵌入后的向量会经过多层全连接神经网络(Fully Connected Layers),逐步提取高层次的语义特征[^1]。每一层都会引入非线性激活函数(如 ReLU 或 tanh),从而捕捉复杂的模式关系。 3. **规范化处理** 在最终输出之前,通常会对隐含层的结果应用 L2 归一化操作,确保生成的向量长度一致,便于后续计算余弦距离[^4]。 4. **相似度计算** 查询和文档分别通过各自的塔传递后获得两个固定维度的向量 \( \vec{q} \) 和 \( \vec{d} \),接着利用如下公式衡量两者间的接近程度: \[ sim(q,d)=\frac{\vec{q}\cdot\vec{d}}{\|\vec{q}\|_{L2}\times\|\vec{d}\|_{L2}} \] #### 训练策略 针对排序任务,常采用 pairwise 方法构建训练样本集[^5]。即选取每一对包含正反馈 (clicked document) 和负反馈 (unclicked document) 的实例构成对比对子。损失函数可以选择基于 margin 的 hinge loss 或者 logistic regression 类型的形式表达如下: \[ loss=\sum_i max(0,m-sim(q,p)+sim(q,n)) \] 其中 m 表示预设的安全边界参数;p/n 分别代表正面/负面样例。 以下是 Python 实现的一个简化版本代码片段展示如何搭建这样的框架: ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers def create_tower(input_dim, embedding_dim=128): input_layer = layers.Input(shape=(input_dim,)) embedded = layers.Embedding(input_dim=input_dim+1, output_dim=embedding_dim)(input_layer) flatten = layers.Flatten()(embedded) dense1 = layers.Dense(256, activation='relu')(flatten) dropout1 = layers.Dropout(0.5)(dense1) dense2 = layers.Dense(128, activation='tanh')(dropout1) norm = tf.math.l2_normalize(dense2, axis=-1) model = tf.keras.Model(inputs=[input_layer], outputs=[norm]) return model # Define Query Tower and Document Tower with same structure but different weights. query_input_size = vocab_size_for_queries # Replace this value accordingly. doc_input_size = vocab_size_for_documents # And replace this. query_model = create_tower(query_input_size) doc_model = create_tower(doc_input_size) # Combine both towers into a single model for training purposes. positive_doc_output = doc_model([pos_doc_inputs]) # Assume pos_doc_inputs defined elsewhere. negative_doc_output = doc_model([neg_doc_inputs]) cosine_sim_pos = tf.reduce_sum(tf.multiply(query_model.output, positive_doc_output), axis=-1) cosine_sim_neg = tf.reduce_sum(tf.multiply(query_model.output, negative_doc_output), axis=-1) margin_loss = tf.maximum(cosine_sim_neg - cosine_sim_pos + MARGIN_CONSTANT, 0.) total_loss = tf.reduce_mean(margin_loss) train_step = tf.optimizers.Adam().minimize(total_loss, var_list=query_model.trainable_variables + doc_model.trainable_variables) ``` 上述脚本定义了一个基础版的双通道网络及其相应的优化流程。实际部署时可能还需要考虑更多细节调整以及超参寻优等问题。
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