谷歌4億英鎊收購人工智能公司DeepMind,百度目前正推進“百度大腦”項目,騰訊、阿里等各大巨頭布局深度學(xué)習。隨著社會化數(shù)據(jù)大量產(chǎn)生,硬件速度上升、成本降低,大數(shù)據(jù)技術(shù)的落地實現(xiàn),讓冷冰冰的數(shù)據(jù)具有智慧逐漸成為新的熱點。要從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用的信息就要用到數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),不過買來的數(shù)據(jù)挖掘書籍一打開全是大量的數(shù)學(xué)公式,而課本知識早已還給老師了,難以下手、非常頭大!
我們可以跳過數(shù)學(xué)公式,先看看我們了解數(shù)據(jù)挖掘的目的:發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中價值。這個才是關(guān)鍵,如何發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的價值。那什么是數(shù)據(jù)呢?比如大家要上網(wǎng)首先需要輸入網(wǎng)址,打開網(wǎng)頁后會自動判斷哪些是圖片、哪些是新聞、哪些是用戶名稱、游戲圖標等。人大腦可以存儲大量的信息,包括文字、聲音、視頻、圖片等,每一個都可以轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲在電腦。人的大腦可以根據(jù)輸入自動進行判斷,電腦可以通過輸入判斷嗎?答案是肯定的! 不過需要我們編寫程序來判斷每一種信息,就拿文字識別來說吧,怎么從一個人在社交網(wǎng)絡(luò)的言論判斷他今天的心情是高興還是憤怒!比如:“你假如上午沒給我吃冰淇淋,我絕對會不happy的。” 信息發(fā)布時間為下午2點。對于我們?nèi)祟愐豢催@個句子就知道他是吃過冰淇淋了,心情肯定不會是憤怒。那計算機怎么知道呢?
這就是今天的主題,要讓計算機理解句子的語義,必須要有個程序,上面的句子和發(fā)布時間是輸入,輸出就是 “高興”。要得到“高興”就要建立 “高興”的規(guī)則,可以建一個感情色彩詞庫,比如 高興(識別詞是高興、happy),憤怒(識別詞是憤怒、生氣)。這里的識別詞就是輸入中出現(xiàn)的詞語,比如上面的句子中的“happy”就識別出了“高興”這個感情色彩詞。但是光識別出“happy”肯定是不行的,前面的“假如。。。沒。。。,我。。。不。。。”等關(guān)鍵詞都需要識別出來,才能完整判斷一個句子的意思。為了達到這個效果,就必須要用分詞技術(shù)了。
我們先人工對上面的句子來進行一下切詞,使用斜線分割:“你/假如/上午/沒/給/我/吃/冰淇淋/,/我/絕對/會/不/happy/的/。/”。但是程序如何做到自動切分?這個其實中國的前輩們已經(jīng)做了很多中文分詞的研究,常見的分詞算法有:
1、基于詞典的分詞,需要先預(yù)設(shè)一個分詞詞典,比如上面句子切分出來的“假如、上午”這些詞先存放在詞典,然后把句子切分成單字組合成詞語去詞典里查找,匹配上了就挑選出來一個詞。沒有匹配上的就切分成單字。
2、基于統(tǒng)計的分詞,需要先獲取大量的文本語料庫(比如新聞、微博等),然后統(tǒng)計文本里相鄰的字同時出現(xiàn)的次數(shù),次數(shù)越多就越可能構(gòu)成一個詞。當達到一定次數(shù)時就構(gòu)成了一個詞即可形成語料概率庫。再對上面句子進行單字切分,把字與字結(jié)合后在語料概率庫里查找對應(yīng)的概率,如果概率大于一定值就挑選出來形成一個詞。這個是大概描述,實際生產(chǎn)環(huán)境中還需要對句子的上下文進行結(jié)合才能更準確的分詞。
3、基于語義的分詞,簡而言之就是模擬人類對句子的理解來進行分詞。需要先整理出中文語句的句法、語義信息作為知識庫,然后結(jié)合句子的上下文,對句子進行單字切分后組合成詞逐個帶入知識庫進行識別,識別出來就挑選出一個詞。目前還沒有特別成熟的基于語義的分詞系統(tǒng)。
為了讓大家快速的了解分詞技術(shù),我們采用第一個方式來做測試:基于詞典的分詞,這種方式簡單暴力可以解決百分之七八十的問題?;谠~典的分詞大概分為以下幾種方式:
1、正向最大匹配,沿著我們看到的句子逐字拆分后組合成詞語到詞典里去匹配,直到匹配不到詞語為止。舉個實際的例子:“人民大會堂真雄偉”,我們先拆分為單字“人”去詞典里去查找,發(fā)現(xiàn)有“人”這個詞,繼續(xù)組合句子里的單字組合“人民”去詞典里查找,發(fā)現(xiàn)有“人民”這個詞,以此類推發(fā)現(xiàn)到“人民大會堂”,然后會結(jié)合“人民大會堂真”去詞典里查找沒有找到這個詞,第一個詞“人民大會堂”查找結(jié)束。最終分詞的結(jié)果為:“人民大會堂/真/雄偉”。
2、逆向最大匹配,這個和上面相反,就是倒著推理。比如“沿海南方向”,我們按正向最大匹配來做就會切分成 “沿海/南方/向”,這樣就明顯不對。采用逆向最大匹配法則來解決這個問題,從句子的最后取得“方向”這兩個字查找詞典找到“方向”這個詞。再加上“南方向”組成三字組合查找詞典沒有這個詞,查找結(jié)束,找到“方向”這個詞。以此類推,最終分出“沿/海南/方向”。
3、雙向最大匹配,顧名思義就是結(jié)合正向最大匹配和逆向最大匹配,最終取其中合理的結(jié)果。最早由哈工大王曉龍博士理論化的取最小切分詞數(shù),比如“我在中華人民共和國家的院子里看書”,正向最大匹配切分出來為“我/在/中華人民共和國/家/的/院子/里/看書”工8個詞語,逆向最大匹配切分出來為“我/在/中華/人民/共/和/國家/的/院子/里/看書”共11個詞語。取正向最大匹配切出來的結(jié)果就是正確的。但是如果把上面那個例子“沿海南方向”雙向切分,都是3個詞語,改如何選擇?看第4個《最佳匹配法則》。
4、最佳匹配法則,先準備一堆文本語料庫、一個詞庫,統(tǒng)計詞庫里的每一個詞在語料庫里出現(xiàn)的次數(shù)記錄下來。最后按照詞頻高的優(yōu)先選出,比如“沿海南方向”,正向切分為:“沿海/南方/向”,逆向切分為:“沿/海南/方向”。其中“海南”的頻度最高,優(yōu)先取出來。剩下“沿”、“方向”也就正常切分了。是不是這就是基于詞典分詞的最佳方案?比如數(shù)學(xué)之美中提到的:“把手抬起來” 和 “這扇門的把手”,可以分為“把”、“手”、“把手”,不管怎么分總有一句話的意思不對。后續(xù)再介紹如何通過統(tǒng)計的分詞處理這些問題。
說了這么多,我們來實戰(zhàn)一下如何基于詞典的分詞:
publicclassTestPositiveMatch {
publicstaticvoidmain(String[]args){
Stringstr =“我愛這個中華人民共和國大家庭”
List
normalDict.add(“”)
normalDict.add(“愛”)
normalDict.add(“中華”) //測試詞庫里有中華和中華人民共和國,按照最大匹配應(yīng)該匹配出中華人民共和國
normalDict.add(“中華人民共和國”)
intstrLen =str.length() //傳入字符串的長度
intj =0
StringmatchWord =“”//根據(jù)詞庫里識別出來的詞
intmatchPos =0//根據(jù)詞庫里識別出來詞后當前句子中的位置
while(j
intmatchPosTmp =0 //截取字符串的位置
inti =1
while(matchPosTmp
matchPosTmp =i +j
StringkeyTmp =str.substring(j, matchPosTmp)//切出最大字符串
if(normalDict.contains(keyTmp)){//判斷當前字符串是否在詞典中
matchWord =keyTmp //如果在詞典中匹配上了就賦值
matchPos =matchPosTmp//同時保存好匹配位置
}
i++;
}
if(!matchWord.isEmpty()){
//有匹配結(jié)果就輸出最大長度匹配字符串
j =matchPos
//保存位置,下次從當前位置繼續(xù)往后截取
System.out.print(matchWord +”“)
}else{
//從當前詞開始往后都沒有能夠匹配上的詞,則按照單字切分的原則切分
System.out.print(str.substring(j, ++j)+”“)
}
matchWord =“”
}
}
}
輸出結(jié)果為: 我 愛 這 個 中華人民共和國 大 家 庭
按照這樣我們一個基本的分詞程序開發(fā)完成。
對于文章一開始提到的問題還沒解決,如何讓程序識別文本中的感情色彩?,F(xiàn)在我們先要構(gòu)建一個感情色彩詞庫“高興”,修飾詞庫“沒”、”不”。再完善一下我們的程序:
publicclassTestSentimentPositiveMatch {
publicstaticvoidmain(String[]args){
Stringstr =“你假如上午沒給我吃冰淇淋,我絕對會不happy的。”
//語義映射
Map
sentimentMap.put(“happy”, “高興”)
//情感詞庫
List
sentimentDict.add(“happy”)
//修飾詞
List
decorativeDict.add(“不”)
decorativeDict.add(“沒”)
//修飾詞衡量分數(shù)
Map
decorativeScoreMap.put(“不”, -0.5)
decorativeScoreMap.put(“沒”, -0.5)
List
StringsentimentResult =“”//情感結(jié)果
intstrLen =str.length() //傳入字符串的長度
intj =0
StringmatchSentimentWord =“”//根據(jù)詞庫里識別出來的情感詞
StringmatchDecorativeWord =“”//根據(jù)詞庫里識別出來的修飾詞
intmatchPos =0//根據(jù)詞庫里識別出來詞后當前句子中的位置
while(j
intmatchPosTmp =0 //截取字符串的位置
inti =1
while(matchPosTmp
matchPosTmp =i +j
StringkeyTmp =str.substring(j, matchPosTmp)//切出最大字符串
if(sentimentDict.contains(keyTmp)){//判斷當前字符串是否在詞典中
matchSentimentWord =keyTmp //如果在詞典中匹配上了就賦值
matchPos =matchPosTmp//同時保存好匹配位置
}
if(decorativeDict.contains(keyTmp)){//判斷當前字符串是否在詞典中
matchDecorativeWord =keyTmp //如果在詞典中匹配上了就賦值
matchPos =matchPosTmp//同時保存好匹配位置
}
i++;
}
if(!matchSentimentWord.isEmpty()){
//有匹配結(jié)果就輸出最大長度匹配字符串
j =matchPos
//保存位置,下次從當前位置繼續(xù)往后截取
System.out.print(matchSentimentWord +”“)
sentimentResult =sentimentMap.get(matchSentimentWord)
}
if(!matchDecorativeWord.isEmpty()){
//有匹配結(jié)果就輸出最大長度匹配字符串
j =matchPos
//保存位置,下次從當前位置繼續(xù)往后截取
System.out.print(matchDecorativeWord +”“)
decorativeWordList.add(matchDecorativeWord)
}else{
//從當前詞開始往后都沒有能夠匹配上的詞,則按照單字切分的原則切分
System.out.print(str.substring(j, ++j)+”“)
}
matchSentimentWord =“”
matchDecorativeWord =“”
}
doubletotalScore =1
for(StringdecorativeWord :decorativeWordList){
DoublescoreTmp =decorativeScoreMap.get(decorativeWord)
totalScore *=scoreTmp
}
System.out.print(“ “)
if(totalScore >0){
System.out.println(“當前心情是:”+sentimentResult)
}else{
System.out.println(“當前心情是:不”+sentimentResult)
}
}
}
通過傳入“你假如上午沒給我吃冰淇淋,我絕對會不happy的。”,結(jié)果輸出為:“當前心情是:高興”。當然你也可以改變其中的修飾詞,比如改為:“你假如上午沒給我吃冰淇淋,我絕對會happy的。”,結(jié)果輸出為:“當前心情是:不高興”。
機器再也不是冷冰冰的,看起來他能讀懂你的意思了。不過這只是一個開始,拋出幾個問題:
1、如何讓程序識別句子中的時間?比如“上午”、“下午2點”。
2、如何處理“把手抬起來” 和 “這扇門的把手”中的“把”與“手”的問題?
3、如何構(gòu)建海量的知識庫,讓程序從“嬰兒”變成“成年人”?
4、如何使用有限的存儲空間海量的知識庫?
5、如何提高程序在海量知識庫中查找定位信息的效率?
6、如何識別新詞、人名、新鮮事物等未知領(lǐng)域?
這是《紐約時報》刊登的2張照片,一張是老鼠的腦細胞(左),一張是宇宙(右)。早期宇宙中星系互連關(guān)系,和大腦神經(jīng)元相互連接,幾乎無法分辨兩張圖之間的不同,大腦細胞與整個宇宙擁有一樣的結(jié)構(gòu)。
宇宙蕓蕓眾生都是相通的,大腦也許就是一個小宇宙,在這個小宇宙又有很多星球、住著很多生物。而電腦也是宇宙中地球上的一個產(chǎn)物,只要存儲計算速度發(fā)展到足夠強大一定可以構(gòu)建成一個強大的大腦。
你看這個單詞 “testaword” 認識嗎?可能不認識,因為我們五官先獲取到的信息,然后根據(jù)大腦以往學(xué)習的經(jīng)驗做出判斷。但是你看這個短語 ” test a word” 認識嗎?再看看開始那個單詞“testaword”是不是就親切多了?