Category Archives: 0和1

CS224N(2.19)Contextual Word Embeddings

今天介绍几种新的词向量学习方法,在此之前,建议大家看看我关于word2vec或GloVe等传统词向量的介绍:CS224N(1.8)Introduction and Word Vectors

传统词向量,比如word2vec,它在训练阶段学习到一个词的向量表示之后,在下游的各种NLP任务中,这个词向量不再变动了。也就是说传统词向量的特点是,对一个词只学习一个词向量,且在具体任务中固定不变。传统词向量有两个主要的不足:

1. 难以表达一词多义。一个词在不同的上下文语境中可能表示不同的含义,比如“苹果”在“苹果真好吃”和“苹果手机很好用”这两个句子中表示不同的含义,但word2vec学习到的“苹果”词向量只有一个,也就是说下游任务对于这两个句子用的是同一个词向量。虽然word2vec的词向量可能同时包含了这两个含义,但它把这两个含义糅合到一个向量中了,导致在“苹果真好吃”中可能引入了“苹果手机”的干扰因素,在“苹果手机很好用”中引入了“吃的苹果”的干扰因素。总之就是,word2vec学习到的词向量粒度较粗,向量固定不变,无法根据具体的上下文语境进行改变。

2. 难以表达不同的语法或语义信息。一个词,即使是同一个意思,在语法或语义上也可能充当不同的角色,比如“活动”这个词,既可以做名词、也可以做动词,既可以做主语、也可以做谓语等。但word2vec对一个词只给出一个词向量,无论这个词在句子中充当什么角色,词向量都是一样的。虽然word2vec训练时可能已经学到了一个词的不同语法或语义特征,但它把这些信息糅合到一个向量中了,也就是粒度较粗的问题。

其实上述两点暴露出来的word2vec的不足,本质上是同样的两个原因:1. 词向量是静态的,无法根据上下文进行调整;2. 词向量表示只有一个向量,糅合了太多信息,粒度较粗。

Continue reading

CS224N(2.14)Subword Models

今天介绍一下subword(子词)模型。之前介绍的NLP模型都是基于word的,对于英文来说是一个个单词,对于中文来说是一个个词语(需要分词)。不过,最近几年,subword模型多起来了,这就是我们今天要介绍的内容。

对于英文来说,文字的粒度从细到粗依次是character, subword, word,character和word都很好理解,subword相当于英文中的词根、前缀、后缀等,如unfortunately中的un、ly、fortun(e)等就是subword,它们都是有含义的。对于中文来说,只有两层,character和subword是同一层,表示单个的字,而word表示词语。

Continue reading

CS224N(2.12)Convolutional Networks for NLP

今天我们介绍如何使用CNN解决NLP问题。截止目前,我们学习了很多RNN模型来解决NLP问题,由于NLP是序列的问题,使用RNN这种循环神经网络是很符合直觉的,而且也取得了不错的效果。但是,由于RNN速度较慢,而且梯度消失问题比较严重,人们就想借用CV领域的CNN,看是否能解决NLP的问题。

我们在之前的博客中已经详细介绍过卷积神经网络CNN,这里不再详细介绍。下面我们以一篇paper中使用CNN对句子进行情感分类为例,简要介绍下怎样将CNN应用到NLP中。

Continue reading

CS224N(2.7)Question Answering

这节课的内容比较简单,是问答系统(Question Answering, QA)的入门介绍。

首先,为什么需要QA?目前各大搜索引擎对于一个查询,给出的都是一个结果列表。但是很多查询是一个问题,答案也往往比较确定,比如“现任美国总统是谁?”,此时,返回一堆结果列表就显得太过啰嗦了,尤其是在手机等移动设备上搜索时,简单的给出回答也许会更好一些。另一方面,智能手机上的助手如Siri、Google Now之类的,用户期望的也是简洁的答案,而不是一堆网页列表。

QA系统的组成主要有两个部分,一部分是根据问题检索到相关的文档,这部分是传统的信息检索的内容;另一部分是对检索到的文档进行阅读理解,抽取出能回答问题的答案,这部分就是本文要介绍的QA系统。

QA的历史可追溯到上世纪七十年代,但真正取得突破性进展也就是最近几年。2015/2016年,几个大规模QA标注数据集的发表,极大的推动了这个领域的发展。这其中比较有名的数据集是斯坦福大学发布的Stanford Question Answering Dataset (SQuAD)。

Continue reading

CS224N(1.31)Translation, Seq2Seq, Attention

今天介绍另一个NLP任务——机器翻译,以及神经网络机器翻译模型seq2seq和一个改进技巧attention。

机器翻译最早可追溯至1950s,由于冷战的需要,美国开始研制由俄语到英语的翻译机器。当时的机器翻译很简单,就是自动从词典中把对应的词逐个翻译出来。

后来在1990s~2010s,统计机器翻译(Statistical Machine Translation, SMT)大行其道。假设源语言是法语$x$,目标语言是英语$y$,机器翻译的目标就是寻找$y$,使得$P(y|x)$最大,也就是下图的公式。进一步,通过贝叶斯公式可拆分成两个概率的乘积:其中$P(y)$就是之前介绍过的语言模型,最简单的可以用n-gram的方法;$P(x|y)$是由目标语言到源语言的翻译模型。为什么要把$P(y|x)$的求解变成$P(x|y)*P(y)$?逐个击破的意思,$P(x|y)$专注于翻译模型,翻译好局部的短语或者单词;而$P(y)$就是之前学习的语言模型,用来学习整个句子$y$的概率,专注于翻译出来的句子从整体上看起来更加通顺、符合语法与逻辑。所以问题就转化为怎样求解$P(x|y)$。

Continue reading

CS224N(1.29)Vanishing Gradients, Fancy RNNs

梯度消失

今天介绍RNN的梯度消失问题以及为了解决这个问题引出的RNN变种,如LSTM何GRU。

上一篇博客中,通过公式推导,我们已经解释了RNN为什么容易产生梯度消失或梯度爆炸的问题,核心问题就是RNN在不同时间步使用共享参数$W$,导致$t+n$时刻的损失对$t$时刻的参数的偏导数存在$W$的指数形式,一旦$W$很小或很大就会导致梯度消失或梯度爆炸的问题。下图形象的显示了梯度消失的问题,即梯度不断反传,梯度不断变小(箭头不断变小)。

Continue reading

CS224N(1.24)Language Models and RNNs

今天要介绍一个新的NLP任务——语言模型(Language Modeling, LM),以及用来训练语言模型的一类新的神经网络——循环神经网络(Recurrent Neural Networks, RNNs)。

语言模型就是预测一个句子中下一个词的概率分布。如下图所示,假设给定一个句子前缀是the students opened their,语言模型预测这个句子片段下一个词是books、laptops、exams、minds或者其他任意一个词的概率。形式化表示就是计算概率

$$\begin{eqnarray}P(x^{(t+1)}|x^{(t)},…,x^{(1)})\tag{1}\end{eqnarray}$$

$x^{(t+1)}$表示第$t+1$个位置(时刻)的词是$x$,$x$可以是词典$V$中的任意一个词。

Continue reading

CS224N(1.22)Dependency Parsing

Dependency Parsing是指对句子进行语法分析并画出句子成分的依赖关系,比如对于句子“She saw the video lecture”,首先可以分析出主语、谓语、宾语等句子成分;其次可以分析出依赖关系,比如saw依赖于She等。这就是句法分析。完成句法分析的算法被称为句法分析器parser,一个parser的性能可以用UAS和LAS来衡量,UAS就是parse出来的依赖关系对比正确依赖关系的正确率,LAS就是句子成分分析的正确率。

Continue reading

CS224N(1.15 & 1.17)Backpropagation

这篇博客把1.15和1.17两次课内容合并到一起,因为两次课的内容都是BP及公式推导,和之前的Neural Networks and Deep Learning(二)BP网络内容基本相同,这里不再赘述。下面主要列一些需要注意的知识点。

使用神经网络进行表示学习,不用输入的x直接预测输出,而是加一个中间层(图中橙色神经元),让中间层对输入层做一定的变换,然后中间层负责预测输出是什么。那么中间层能学到输入层的特征,相当于表示学习,自动学习特征。对于word2vec,中间层就是词向量。

Continue reading