非结构化文本的分类算法

在前几个章节中,我们学习了如何使用人们对物品的评价(五星、顶和踩)来进行推荐;还使用了他们的隐式评价——买过什么,点击过什么;我们利用特征来进行分类,如身高、体重、对法案的投票等。这些数据有一个共性——能用表格来展现:

非结构化文本的分类算法 - 图1

因此这类数据我们称为“结构化数据”——数据集中的每条数据(上表中的一行)由多个特征进行描述(上表中的列)。而非结构化的数据指的是诸如电子邮件文本、推特信息、博客、新闻等。这些数据至少第一眼看起来是无法用一张表格来展现的。

举个例子,我们想从推特信息中获取用户对各种电影的评价:

非结构化文本的分类算法 - 图2

可以看到,Andy Gavin喜欢看地心引力,因为他的消息中有“不寒而栗”、“演的太棒了”之类的文本。而Debra Murphy则不太喜欢这部电影,因为她说“还是省下看这部电影的钱吧”。

如果有人说“我太想看这部电影了,都兴奋坏了!”,我们可以看出她是喜欢这部电影的,即使信息中有“坏”这个字。

我在逛超市时看到一种叫Chobani的酸奶,名字挺有趣的,但真的好吃吗?于是我掏出iPhone,谷歌了一把,看到一篇名为“女人不能只吃面包”的博客:

无糖酸奶品评

你喝过Chobani酸奶吗?如果没有,就赶紧拿起钥匙出门去买吧!虽然它是脱脂原味的,但喝起来和酸奶的口感很像,致使我每次喝都有负罪感,因为这分明就是在喝全脂酸奶啊!
原味的感觉很酸很够味,你也可以尝试一下蜂蜜口味的。我承认,虽然我在减肥期间不该吃蜂蜜的,但如果我有一天心情很糟想吃甜食,我就会在原味酸奶里舀一勺蜂蜜,太值得了!
至于那些水果味的,应该都有糖分在里面,但其实酸奶本身就已经很美味了,水果只是点缀。如果你家附近没有Chobani,也可以试试Fage,同样好吃。

虽然需要花上一美元不到,而且还会增加20卡路里,但还是很值得的,毕竟我已经一下午没吃东西了!

http://womandoesnotliveonbreadalone.blogspot.com/2009/03/sugar-free-yogurt-reviews.html

这是一篇正面评价吗?从第二句就可以看出,作者非常鼓励我去买。她还用了“够味”、“美味”等词汇,这些都是正面的评价。所以,让我先去吃会儿……

非结构化文本的分类算法 - 图3

自动判别文本中的感情色彩

非结构化文本的分类算法 - 图4

约翰,这条推文应该是称赞地心引力的!

假设我们要构建一个自动判别文本感情色彩的系统,它有什么作用呢?比如说有家公司是售卖健康检测设备的,他们想要知道人们对这款产品的反响如何。他们投放了很多广告,顾客是喜欢(我好想买一台)还是讨厌(看起来很糟糕)呢?

再比如苹果公司召开了一次新闻发布会,讨论iPhone现有的问题,结果是正面的还是负面的呢?一位参议会议员对某个法案做了一次公开演讲,那些政治评论家的反应如何?看来这个系统还是有些作用的。

非结构化文本的分类算法 - 图5

那要怎样构建一套这样的系统呢?

假设我要从文本中区分顾客对某些食品的喜好,可能就会列出一些表达喜欢的词语,以及表达厌恶的词:

  • 表达喜欢的词:美味、好吃、不错、喜欢、可口
  • 表达厌恶的词:糟糕、难吃、不好、讨厌、恶心

比如我们想知道某篇评论对Chobani酸奶的评价是正面的还是负面的,我们可以去统计评论中表达喜欢和厌恶的词的数量,看哪种类型出现的频率高。

这种方法也可以应用到其他分类中,比如判断某个人是否支持堕胎,如果他的言论中经常出现“未出生的小孩”,那他很可能是反堕胎的;如果言论中出现“胎儿”这个词比较多,那有可能是支持堕胎的。其实,用词语出现的数量来进行分类还是很容易想到的。

非结构化文本的分类算法 - 图6

我们可以使用朴素贝叶斯算法来进行分类,而不是一般的计数。先来回忆一下公式:

非结构化文本的分类算法 - 图7

argmax表示选取概率最大的分类;h∈H表示计算每个事件的概率;P(D|h)表示在给定h的条件下,D发生的概率(如给定某类文章,这类文章中特定单词出现的概率);P(h)则指事件h发生的概率。

我们的训练集是一组文本,又称为语料库。每个文本(即每条记录)是一则140字左右的推文,并被标记为喜欢和讨厌两类。P(h)表示的就是喜欢和讨厌出现的概率。我们的训练集中有1000条记录,喜欢和讨厌各有500条,因此它们的概率是:

  1. P(喜欢) = 0.5
  2. P(讨厌) = 0.5

非结构化文本的分类算法 - 图8

当我们使用已经标记好分类的数据集进行训练时,这种类型的机器学习称为“监督式学习”。文本分类就是监督式学习的一种。

如果训练集没有标好分类,那就称为“非监督式学习”,聚类就是一种非监督式学习,我们将在下一章讲解。

还有一些算法结合了监督式和非监督式,通常是在初始化阶段使用分类好的数据,之后再使用未分类的数据进行学习。

让我们回到上面的公式,首先来看P(D|h)要如何计算——在正面评价中,单词D出现的概率。比如说“Puts the Thrill back in Trhiller”这句话,我们可以统计所有表达“喜欢”的文章中第一个单词是“Puts”的概率,第二个单词是“the”的概率,以此类推。

接着我们再计算表达“讨厌”的文章中第一个单词是“Puts”的概率,第二个单词是“the”的概率等等。

非结构化文本的分类算法 - 图9

谷歌曾统计过英语中大约有一百万的词汇,如果一条推文中有14个单词,那我们就需要计算1,000,00014个概率了,显然是不现实的。

的确,这种方法并不可行。我们可以简化一下,不考虑文本中单词的顺序,仅统计表达“喜欢”的文章中某个单词出现的概率。以下是统计方法。