Embedding是什么?

2023-03-09 17:22:26 浏览数 (1)

背景

在nlp领域,如何把词进行编码成数字,从而能输入到数学模型是需要考虑的:

索引编码:

  • 整数编码,特征之间的关系无法捕捉

one-hot编码的缺点:

  • 对于具有非常多类型的类别变量,变换后的向量维数过于巨大,且过于稀疏。
  • 映射之间完全独立,并不能表示出不同类别之间的关系。

Embedding是什么

嵌入是将正整数(索引值)转换为固定尺寸的稠密向量。这句话来着keras文档中对embedding层的解释,非常概括,不太容易理解,但确实概括了要干的事情。

比如一句话,“我爱中国”对应的索引为[0,1,2,3],要将这个索引转化为固定大小且稠密的向量来表示,而不是稀疏的one-hot编码。可以表示为[[0.2, 0.5], [0.6,-0.1], [0.8, 0.4], [0.5, 0.5]],。

词嵌入通常是8-1024维度,根据数据量的大小来调整,高维度的嵌入能更好的捕捉词之间的关系,但是需要更多的数据来训练。

Embedding是如何实现的

通过Embedding层实现,embedding层可以看作是一张从索引映射到稠密向量的查找表,当使用embedding层的时候,embedding层和神经网络其他层一样,权重是随机初始化的。根据你的训练任务,embedding层通过反向传播逐渐调整。

embedding层的具体结构即全连接网络,输入为整数索引,隐含层是embedding的维度,隐含层的权重就是词嵌入。skip-gram模型的前半部分即词嵌入。

例如在tensorflow中,用于句子分类时的嵌入层,输入是整数索引,经过嵌入层、池化层、全连接输入训练可以得到嵌入层权重,即词嵌入。

代码语言:javascript复制
embedding_dim=16
model = Sequential([  
	vectorize_layer,  
	Embedding(vocab_size, embedding_dim, name="embedding"),  
	GlobalAveragePooling1D(),  Dense(16, activation='relu'),  
	Dense(1)
	])

应用

最常用的就是词嵌入表达,但是万物可嵌入。Embedding在输入数据没有较好的数据表示时,能将输入数据根据下游任务转化为可学习的高维度向量表示,比如输入的为单词、图片或者输入的为空间位置等。

mnist数据集中的图片,可以通过嵌入层来表示,如下图所示,每个点代表一个图片(10000*784),通过嵌入层,将图片的像素点转化为稠密的向量,然后通过t-SNE/pca降维,可以看到图片的空间分布。(generated by copilot)

在进行特征工程时,很难捕捉空间(时间)维度。通过使用深度学习嵌入层,我们可以通过提供一系列用户行为(作为索引)作为模型的输入来有效地捕捉这个空间维度。

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  1. Word embeddings  |  Text  |  TensorFlow ↩︎
  2. 嵌入层 Embedding - Keras 中文文档 ↩︎

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