Вступ до мовних моделей

Recurrent Neural Networks (RNNs) для моделювання мови з Keras

David Cecchini

Data Scientist

Ймовірність речення

Багато доступних моделей

Ймовірність «I loved this movie».
Уніграм
- $$P(\text{sentence}) = P(\text{I})P(\text{loved})P(\text{this})P(\text{movie})$$
N-грам
- N = 2 (біграм): $$P(\text{sentence}) = P(\text{I})P(\text{loved} | \text{I})P(\text{this} | \text{loved})P(\text{movie} | \text{this})$$
- N = 3 (тріграм): $$P(\text{sentence}) = P(\text{I})P(\text{loved} | \text{I})P(\text{this} | \text{I loved})P(\text{movie} | \text{loved this})$$

Ймовірність речення (продовження)

Skip-gram
- $$P(\text{sentence}) = P(\text{context of I} | \text{I})P(\text{context of loved} | \text{loved}) \ $$ $$P(\text{context of this} | \text{this})P(\text{context of movie} | \text{movie})$$
Нейронні мережі
- Ймовірність речення задає функція softmax на вихідному шарі мережі

Зв'язок з RNN

Мовні моделі всюди в RNN!

Сама мережа

На RNN можна дивитися як на мовну модель, адже вона може передбачати наступне слово.

Зв'язок з RNN (продовження)

Шар вбудовування (embedding)

Показано загальну схему шарів моделі. Шар вбудовування має бути першим після вхідного шару й створює щільне подання слів.

Побудова словників вокабуляра

# Get unique words
unique_words = list(set(text.split(' ')))

# Create dictionary: word is key, index is value
word_to_index = {k:v for (v,k) in enumerate(unique_words)}

# Create dictionary: index is key, word is value
index_to_word = {k:v for (k,v) in enumerate(unique_words)}

Попередня обробка введення

# Initialize variables X and y
X = []
y = []

# Loop over the text: length `sentence_size` per time with step equal to `step`
for i in range(0, len(text) - sentence_size, step):

    X.append(text[i:i + sentence_size])
    y.append(text[i + sentence_size])

# Example (numbers are numerical indexes of vocabulary):
# Sentence is: "i loved this movie" -> (["i", "loved", "this"], "movie")
X[0],y[0] = ([10, 444, 11], 17)

Перетворення нових текстів

# Create list to keep the sentences of indexes
new_text_split = []

# Loop and get the indexes from dictionary
for sentence in new_text:

    sent_split = []

    for wd in sentence.split(' '):

        ix = wd_to_index[wd]

        sent_split.append(ix)

    new_text_split.append(sent_split)

Давайте потренуємось!

Recurrent Neural Networks (RNNs) для моделювання мови з Keras