Word Embedding的通俗解释

本文深入探讨了词嵌入的概念及其在自然语言处理中的应用,特别聚焦于Word2Vec工具包,解释了其快速计算与具备语义分析能力的特性,并概述了相关方法如GloVe、NeuralProbabilisticLanguageModels等。

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Word Embedding是NLP中最频繁出现的词了,关于word embedding,其实很简单。

word embedding的意思是:给出一个文档,文档就是一个单词序列比如 “A B A C B F G”, 希望对文档中每个不同的单词都得到一个对应的向量(往往是低维向量)表示。
比如,对于这样的“A B A C B F G”的一个序列,也许我们最后能得到:A对应的向量为[0.1 0.6 -0.5],B对应的向量为[-0.2 0.9 0.7] (此处的数值只用于示意)

之所以希望把每个单词变成一个向量,目的还是为了方便计算,比如“求单词A的同义词”,就可以通过“求与单词A在cos距离下最相似的向量”来做到。

word embedding不是一个新的topic,很早就已经有人做了,比如bengio的paper“Neural probabilistic language models”,这其实还不算最早,更早的时候,Hinton就已经提出了distributed representation的概念“Learning distributed representations of concepts”(只不过不是用在word embedding上面) ,AAAI2015的时候问过Hinton怎么看google的word2vec,他说自己20年前就已经搞过了,哈哈,估计指的就是这篇paper。

总之,常见的word embedding方法就是先从文本中为每个单词构造一组features,然后对这组feature做distributed representations,哈哈,相比于传统的distributed representations,区别就是多了一步(先从文档中为每个单词构造一组feature)。

既然word embedding是一个老的topic,为什么会火呢?原因是Tomas Mikolov在Google的时候发的这两篇paper:“Efficient Estimation of Word Representations in Vector Space”、“Distributed Representations of Words and Phrases and their Compositionality”。

这两篇paper中提出了一个word2vec的工具包,里面包含了几种word embedding的方法,这些方法有两个特点。一个特点是速度快,另一个特点是得到的embedding vectors具备analogy性质。analogy性质类似于“A-B=C-D”这样的结构,举例说明:“北京-中国 = 巴黎-法国”。Tomas Mikolov认为具备这样的性质,则说明得到的embedding vectors性质非常好,能够model到语义。

这两篇paper是2013年的工作,至今(2015.8),这两篇paper的引用量早已经超好几百,足以看出其影响力很大。当然,word embedding的方案还有很多,常见的word embedding的方法有:
1. Distributed Representations of Words and Phrases and their Compositionality
2. Efficient Estimation of Word Representations in Vector Space
3. GloVe Global Vectors forWord Representation
4. Neural probabilistic language models
5. Natural language processing (almost) from scratch
6. Learning word embeddings efficiently with noise contrastive estimation
7. A scalable hierarchical distributed language model
8. Three new graphical models for statistical language modelling
9. Improving word representations via global context and multiple word prototypes

word2vec中的模型至今(2015.8)还是存在不少未解之谜,因此就有不少papers尝试去解释其中一些谜团,或者建立其与其他模型之间的联系,下面是paper list
1. Neural Word Embeddings as Implicit Matrix Factorization
2. Linguistic Regularities in Sparse and Explicit Word Representation
3. Random Walks on Context Spaces Towards an Explanation of the Mysteries of Semantic Word Embeddings
4. word2vec Explained Deriving Mikolov et al.’s Negative Sampling Word Embedding Method
5. Linking GloVe with word2vec
6. Word Embedding Revisited: A New Representation Learning and Explicit Matrix Factorization Perspective


<think>好的,用户现在问的是“Embedding 嵌入模型是什么意思”。之前他问过关于Workflow文档上传数量的问题,现在转向了嵌入模型的概念。我需要先理解他的需求。可能他正在学习机器学习或自然语言处理的基础知识,或者在开发相关应用时遇到了这个概念。 首先,嵌入模型的定义。需要简明扼要地解释,这是将高维数据(如文字、图片)转换为低维向量的技术。然后,说明其作用,比如捕捉语义信息,用于下游任务。可能用户需要知道为什么嵌入模型重要,或者如何使用它。 接下来,要考虑用户可能的背景。他之前问的是技术配置问题,可能有一定的技术基础,但需要基础解释。所以要用通俗易懂的语言,避免过于学术化的术语,但也要准确。 然后,应用场景。用户可能想知道嵌入模型在哪些地方使用,比如搜索、推荐、文本分类等。结合他之前的问题,可能他在构建一个应用,需要处理文档,所以可以举一些文档处理的例子,比如文档相似性比较,聚类分析。 另外,常见模型部分需要提到一些主流的模型,比如Word2Vec、BERT,以及OpenAI的text-embedding-ada-002。这些例子能帮助用户了解实际应用中的模型选择。 还要注意对比传统方法,比如TF-IDF,说明嵌入模型的优势,比如能捕捉语义而非仅仅词频。这能帮助用户理解为什么现在更倾向于使用嵌入模型。 最后,注意事项部分,用户可能需要实际应用中的问题,比如维度选择、领域适配、计算成本。这些点能帮助他避免常见错误,优化应用。 需要检查是否有之前的信息需要关联,比如他在处理文档上传时可能需要嵌入模型来处理向量存储,所以可以提到向量存储与嵌入模型的关系,呼应之前的回答。例如,之前提到Vector Storage是5MB,可能嵌入模型生成的向量会占用这个存储空间,所以维度选择会影响存储使用。 确保回答结构清晰,分点明确,使用户能够逐步理解。可能需要用比喻,比如将嵌入模型比作翻译器,把数据转化为机器理解的数字形式。这样更直观。 总结下来,回答的结构应该是:定义、核心作用、如何工作、应用场景、常见模型、对比传统方法、注意事项。这样逻辑清晰,覆盖用户可能的疑问点。同时,结合之前的对话,确保信息连贯,帮助用户构建完整的知识框架。</think>以下是关于 **Embedding 嵌入模型** 的简明介绍: --- ### **定义** **Embedding(嵌入)模型** 是一种将 **高维、离散的数据**(如文字、图像、音频)转换为 **低维、连续的数值向量** 的数学模型。 这些向量(即“嵌入向量”)能够捕捉原始数据的 **语义、关联性或特征**,使机器更高效地理解和处理复杂信息。 --- ### **核心作用** 1. **语义编码** - 将抽象概念(如单词、句子)映射为向量空间中的坐标点,语义相近的内容在向量空间中的距离更近。 - *例*:`“猫”` 和 `“狗”` 的向量距离 < `“猫”` 和 `“汽车”` 的距离。 2. **降维与泛化** - 将高维稀疏数据(如One-Hot编码的单词)压缩为低维稠密向量,减少计算成本,同时保留关键信息。 - *例*:将50,000维的词典压缩为300维向量。 3. **跨模态对齐** - 将不同模态数据(文本、图片)映射到同一向量空间,实现跨模态关联。 - *例*:用文本搜索匹配的图片(CLIP模型)。 --- ### **如何工作?** 1. **输入**:原始数据(如句子、图像像素)。 2. **模型处理**:通过神经网络(如Transformer、CNN)提取特征,生成固定长度的向量。 3. **输出**:低维向量(如300~1024维),可用于后续任务(分类、检索等)。 --- ### **常见应用场景** | 领域 | 用途 | 示例模型 | |----------------|------------------------------------------|-----------------------------| | **自然语言处理** | 文本相似度、机器翻译、问答系统 | Word2Vec、BERT、GPT-3 | | **计算机视觉** | 图像搜索、目标检测 | ResNet、CLIP | | **推荐系统** | 用户/商品特征建模,生成个性化推荐 | Matrix Factorization | | **语音处理** | 声纹识别、语音转语义 | Wav2Vec | --- ### **典型嵌入模型示例** 1. **Word2Vec** - 生成单词向量,通过上下文预测(CBOW/Skip-Gram)。 - *输出*:`“king” - “man” + “woman” ≈ “queen”`。 2. **BERT** - 基于上下文的动态词向量,同一单词在不同语境中有不同嵌入。 - *例*:`“苹果手机”` vs `“吃苹果”` 中的“苹果”向量不同。 3. **OpenAI text-embedding-ada-002** - 通用文本嵌入模型,支持长文本和跨语言任务。 --- ### **与传统方法的对比** | | 传统方法(如TF-IDF) | 嵌入模型 | |------------------|----------------------------|----------------------------| | **语义理解** | 仅统计词频,忽略上下文语义 | 捕捉深层语义和关联性 | | **数据效率** | 依赖人工特征工程 | 自动学习特征,适应复杂模式 | | **泛化能力** | 对新词/罕见场景效果差 | 迁移学习能力强(预训练+微调) | --- ### **注意事项** 1. **维度选择**:维度越高表达能力越强,但可能过拟合或增加计算成本。 2. **领域适配**:通用嵌入模型(如BERT)在专业领域(医学、法律)可能需微调。 3. **计算成本**:部分模型(如大语言模型)生成嵌入较慢,需权衡实时性需求。 --- Embedding 技术是现代AI的核心基础,广泛应用于搜索、推荐、内容理解等场景。如果需要更具体的实现细节或选型建议,可以进一步说明需求! 🚀
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