Алгоритм LSA для поиска похожих документов
И снова наш аналитический отдел подготовил материал для читателей блога Netpeak. Передаю привет Кириллу Левенцу — он проделал титанический труд, чтобы изложить понятным языком не самые простые вещи.
Среди огромного числа алгоритмов, которые используются для поиска и анализа информации, особое место занимают те, чья цель — обнаружение скрытых закономерностей или неочевидных зависимостей.
Используя семантический анализ текста, мы можем сказать, например, что два текста похожи, даже если эта похожесть выражена косвенно. Или например «лыжи» и «автомобиль» по отдельности относятся к разным категориям, но будучи использованы вместе, могут быть интерпретированы в таких категориях, как «спорт» и «отдых».
Об одном из методов, который применяется для рекомендательных систем (коллаборативная фильтрация), информационного семантического поиска, разделения текстов по тематикам без обучения и многих других и пойдет речь далее. Метод этот называется латентно-семантическим анализом (LSA — Latent semantic ***ysis). Можно сказать, что это продвинутый SEO анализ текста.
Рассмотрим более подробно, что это за метод и как он работает
Уже из названия можно сделать вывод о том, что он должен делать, а именно находить скрытые смысловые взаимосвязи между объектами (будь-то слова в тексте или товары в магазине). Для текстов на естественных языках такой скрытой закономерностью может быть, например, наличие определенного набора слов в определенной теме. Представим себе такую задачу: у нас есть коллекция документов и мы хотим научиться отвечать на вопрос: два документа близки по тематике или нет. Вывод о схожести можно сделать, основываясь на том, какие слова и в каких пропорциях входят в каждый из документов.
Чтобы подготовить данные для этой задачи, используют подход, который называется «мешок слов».
Его суть состоит в том, что для нас неважен порядок слов в документе, в каких морфологических формах они представлены, а важно только количество вхождений конкретных слов. Предположим, что каждую тему можно охаpaктеризовать определенным набором слов и частотой их появления. Если в тексте конкретный набор слов употрeбляется с определенными частотами, то текст принадлежит к определенной теме.
Основываясь только на этой информации, строится таблица «слово-документ». Где строки соответствуют словам (а точнее, их леммам), а столбцы - документам. В каждой ячейке хранится 1, если слово есть в документе, и 0 - если нет. Хотя такой вариант и самый простой, но не самый лучший. Вместо 0 и 1 можно использовать, например, частоту слова в документе или tf-idf слова. Такой способ представления текстов в виде таблицы (или матрицы) называется векторной моделью текста. Теперь, для того чтобы сравнить два документа, нужно определить меру схожести двух столбцов таблицы.
Сделать это можно по-разному:
- скалярное произведение векторов - столбцов таблицы;
- косинусное расстояние (пожалуй самое адекватное) ;
- евклидовым расстоянием;
- манхэттенским расстоянием.
Чтобы лучше понять все вышесказанное, изобразим это графически на простом примере двух небольших текстов. Один текст про письменность, другой про неопределенность Гeйзенберга. Стоп-слова удалены, а остальные приведены к основной форме (без окончаний). Каждая точка на графике — слово. На осях отложено, сколько раз слово встретилось в каждом документе. Т.е. если слово встретилось в тексте про неопределенность 3 раза, а в тексте про письменность 2 раза, то на рисунке это слово изобразим точкой с координатами (3,2).
Видно, что в этом примере некоторые слова встречались и в одном и в другом тексте приблизительно одинаково часто («свободн», «друг», «звук» и так далее). Такие слова не дают возможности отличить тексты один от другого и в принципе сравнимы со стоп-словами. Но есть слова, которые хаpaктерны только одному из текстов. Имея такое представление текста, мы можем определять близость каждого слова к теме (как косинус угла между вектором с началом в (0;0) и концом в точке слова и осью, соответствующей документу). Если же такого слова в коллекции нету, то о нем мы ничего не можем сказать.
Для сравнения документов можно подсчитать сумму векторов-слов, которые в них входят и опять же оценить расстояние между ними. В рассмотренном примере слова распределились хорошо, так как тематики существенно разные. А если тематики схожи, то может получиться такая картина:
По сравнению с предыдущей картинкой видно, что документы существенно похожи, и, кроме того, есть слова, которые хаpaктеризуют общую тематику для обоих текстов (например \"язык\" и \"письмен\"). Такие слова можно назвать ключевыми для данной темы. Т.е. напрашивается вывод, что имея такое представление текстов, мы теоретически можем сгруппировать документы по близости их содержимого, и таким образом построить тематическое разбиение коллекции текстов. В частности может оказаться, что каждый документ - это отдельная тема. Также можно искать документы по запросу, при этом могут находиться документы, которые не содержат слов из запроса, но близки ему по теме.
Но в жизни оказывается, что документов и слов очень много (гораздо больше чем тем) и возникают следующие проблемы:
- размерности (вычисление близости между векторами становится медленной процедурой) ;
- зашумленности (например, посторонние небольшие вставки текста не должны влиять на тематику) ;
- разряженности (большинство ячеек в таблице будут нулевыми).
В таких условиях довольно логично выглядит идея, вместо таблицы \"слово-документ\" использовать что-то типа \"слово-тема\" и \"тема-документ\". Решение именно такой задачи предлагает LSA. Правда, интерпретация полученных результатов может оказаться затруднительной.
На рисунке приведен пример карты двух художественных текстов. Видно, что у них есть как свои особенности, так и много общего, и можно выделить новую тематику. Если говорить в терминах линейной алгебры, то нам нужно такое представление:
Числа в таблицах в общем случае не обязательно будут именно 0 и 1. Имея такое представление, мы можем кроме оценки близости слов и документов, также определять важные слова для каждой тематики.
Ограничения LSA:
- Невозможно получить тематик больше чем документов/слов.
- Семантическое значение документа определяется набором слов, которые, как правило, идут вместе.
- Документы рассматриваются как просто наборы слов. Порядок слов в документах игнорируется. Важно только то, сколько раз то или иное слово встречается в документе.
- Каждое слово имеет единственное значение.
- Недостаток LSA — предположение о том, что карта слов в документах не имеет вид нормального распределения. С этой проблемой справляются другие модификации метода (вероятностный LSA и LDA).
LSA включает в себя следующие этапы:
- Удаление стоп-слов, стемминг или лемматизация слов в документах;
- Исключение слов, встречающихся в единственном экземпляре;
- Построение матрицы слово-документ (бинарную есть/нет слова, число вхождений или tf-idf) ;
- Разложение матрицы методом SVD (A = U * V * WT) ;
- Выделение строк матрицы U и столбцов W, которые соответствуют наибольшим сингулярным числам (их может быть от 2-х до минимума из числа терминов и документов). Конкретное количество учитываемых собственных чисел определяется предполагаемым количеством семантических тем в задаче. А вообще чем больше сингулярное число, тем сильнее в коллекции проявлена тема.
В итоге получается нечто такое:
Пример с небольшими документами
[Взят из статьи Indexing by Latent Semantic ***ysis, Scott Deerwester, Susan T. Dumais, George W. Furnas, and Thomas K. Landauer, Richard Harshman]
Пусть имеется следующий набор заголовков-документов:
- c1: Human machine interface for ABC computer applications
- c2: A survey of user opinion of computer system response time
- c3: The EPS user interface management system
- c4: System and human system engineering testing of EPS
- c5: Relation of user perceived response time to error measurement
- m1: The generation of random, binary, ordered trees
- m2: The intersection graph of paths in trees
- m3: Graph minors IV: Widths of trees and well-quasi-ordering
- m4: Graph minors: A survey
Выделяем слова, которые встретились хотя бы в двух заголовках. И строим матрицу слово-документ: в ячейках будем писать количество вхождений слова в документ.
Применяем сингулярное разложение к этой матрице и получаем три матрицы (U, V, WT).
Чтобы иметь возможность визуально оценить результат, выделим только две главные компоненты, соответствующие самым большим сингулярным числам. Используем значения в выделенных столбцах как координаты и изобразим их в виде точек на плоскости (синим цветом документы, красным - слова, кругами - возможные тематики).
Рассмотрим расстояние между каждой парой слов. Было (желтым цветом выделены значения выше 0):
Стало после снижения размерности (зеленым цветом выделены значения больше 0,8):
Как и по картинке, так и по таблице видно, что термины образовали 2 группы (довольно условно) и по сравнению с исходной матрицей связи значительно усилены (как укрепились исходные, так и появились новые):
- [human, interface, computer, user, EPS, response, time],
- [survey, trees, graph, minors].
Между каждой парой документов.
Было:
Стало:
Отношение термин документ.
Было:
Стало:
Рассмотрим еще один пример: пусть имеются три документа, каждый - на свою тематику (первый про автомобили, второй про спорт и третий про компьютеры). Используя LSA, изобразим двумерное представление семантического прострaнcтва, и как в нем будут представлены слова (красным цветом), запросы (зеленым) и документы (синим). Напомню, что все слова в документах и запросах прошли процедуру лемматизации или стемминга.
Видно, что тема \"компьютер\" хорошо отделилась от двух других. А вот \"спорт\" и \"авто\" довольно близки друг другу. Для каждой темы проявились свои ключевые слова. Зеленым на рисунке изображен запрос \"автомобил колес\". Его релевантность к документам имеет следующий вид:
- \\\'sport.txt\\\' - 0.99990845
- \\\'auto.txt\\\' - 0.99987185
- \\\'computer.txt\\\' - 0.031289458
Из-за близости тем \"спорт\" и \"авто\" довольно сложно точно определить, к какой теме он принадлежит. Но точно не к \"компьютерам\". Если в системе, обученной на этих документах, попытаться определить релевантность к образовавшимся темам слова \"рынок\", то в ответ мы получим 0 (т.к. это слово в документах не встречалось ни разу). Добавим в систему документ по теме \"финансы\". Будем снова искать слово \"рынок\".
Получим следующую картинку:
Релевантность к темам будет такой:
- \\\'finance.txt\\\' - 0.99948204
- \\\'sport.txt\\\' - 0.97155833
- \\\'auto.txt\\\' - 0.23889101
- \\\'computer.txt\\\' - -0.24506855
Итак подведем итог:
- LSA позволяет снизить размерность данных - не нужно хранить всю матрицу слово-документ, достаточно только сравнительно небольшого набора числовых значений для описания каждого слова и документа.
- Получаем семантическое представление слов и документов - это позволяет находить неочевидные связи между словами и документами.
- Из минусов - очень большая вычислительная сложность метода.
Комментарии:
Фильтруем свой трафик от сотрудников в Google ***ytics...
27 03 2025 21:56:25
Простой и понятный разбор двух формул для расчета коэффициента вовлеченности...
26 03 2025 19:15:12
В коробку [SEO 2.0] вместе с самим поисковым продвижением входят дополнительные ценности Netpeak: унифицированные действия по увеличению продаж, улучшения удобства работы и преимущества бренда Netpeak...
25 03 2025 15:37:16
Бизнесу следует позаботиться о том, чтобы представить отзывы на всех площадках (как минимум на тех, которые есть на трех страницах выдачи), где только может искать информацию пользователь. Узнать больше!...
24 03 2025 20:33:29
Подробно об оплате аккаунтов и налогообложении рекламы в Украине, России, Казахстане....
23 03 2025 5:39:50
Раскрутка музыки онлайн: способы, методы, нюансы и примеры...
22 03 2025 0:42:33
Как за один час собрать самые популярные темы для информационных статей с помощью Serpstat и Key Collector?...
21 03 2025 14:23:41
Узнайте зарплату интернет-маркетологов с новым рейтингом от Serpstat....
20 03 2025 21:28:11
Топ-8 ошибок новичков в Google Рекламе: как сэкономить деньги при планировании рекламной кампании....
19 03 2025 16:58:21
Создатель студии рисованных видео Денис Довгаль — о тактике видеомаркетинга и жизни в стиле «цифровых кочевников»....
18 03 2025 5:14:20
Через тернии к кейсу. SEO-продвижение интернет-магазина отопительного оборудования с оплатой за трафик...
17 03 2025 2:47:47
Интерфейс прикладного программирования для работы с аккаунтами десятка сайтов....
16 03 2025 3:57:37
Хотите говорить с клиентами? Пишите им в телеге. Для этого важно продвижение телеграм-канала. Что и как делать для раскрутки — подробная инструкция....
15 03 2025 14:14:54
Как избежать скликивания — инструкция...
14 03 2025 1:35:45
Настройка аналитики для пустого поиска, а также поиска по методам GET и POST...
13 03 2025 16:46:26
Также повысили количество транзакций на 191% (по сравнению с аналогичным периодом прошлого года)....
12 03 2025 11:46:10
Нейронные сети, нейросети онлайн, сверхточные нейронные сети. Я рассажу, как они устроены, как написать свою нейронную сеть с нуля, как правильно обучить нейронную сеть на имеющихся данных...
11 03 2025 2:46:39
10 03 2025 20:10:15
Создание даже короткого ролика может стоить дорого. Поэтому можно использовать бесплатный инструмент Bumper Machine от Google....
09 03 2025 21:52:40
Данные о стоимости клика в наиболее популярных рекламных интернет-площадках страны....
08 03 2025 18:17:32
В этом году часть пользователей предпочла вернуться к привычным покупкам в оффлайн-магазинах....
07 03 2025 20:45:25
Как получить трафик из песочниц контента в популярных изданиях....
06 03 2025 5:40:30
Настройка пикселя TikTok — короткий и понятный мануал. Устанавливаем пиксель вручную: вставка кода на сайт и интеграция через Install pixel code by 3rd party tool. Читать дальше....
05 03 2025 3:23:11
В этом кейсе я не смогу похвастаться ROMI (возврат маркетинговых инвестиций), так как его герои — это новостные порталы. Основная задача — трафик. Но не просто трафик, а трафик по низкой стоимости....
04 03 2025 0:44:54
Недавно у нас появился свой генератор мемов :) Во многих компаниях смешные слова и фразы стараются запомнить и передать следующим поколениям сотрудников. В Netpeak же долго работали над секретным проектом и... Читайте!...
03 03 2025 22:56:27
Мы запустили email с нуля и стали получать стабильный ежемecячный доход....
02 03 2025 16:28:42
Если выполнить настройку не корректно, поисковик воспримет материалы как дубли контента....
01 03 2025 0:28:17
Простые пошаговые советы о том, как самому сделать верстку шаблона Wordpress. От вас не требуется знание PHP, но хорошо если вы владеете Photoshop и CSS для создания дизайна. Узнать больше!...
28 02 2025 19:43:51
Если вам нужно быстро изменить небольшой объем контента на сайте без доступа к CMS, можно воспользоваться GTM. Как именно, читайте дальше....
27 02 2025 9:21:43
Сакральные знания о контекстной рекламе для экспертов и тех, кто с ними сотрудничает....
26 02 2025 4:59:43
Ссылки называются вечными, потому что их внедряют один раз и навсегда, но это не значит, что такие ссылки однажды не удалят (что поведет к потере трафика). Узнать больше!...
25 02 2025 20:49:14
в поисках нового источника трафика расскажем о Pinterest — современной поисковой сети c акцентом на визуальном контенте...
24 02 2025 3:45:15
О видах мобильных версий, их плюсах и минусах, а также советы по аудиту....
23 02 2025 10:25:47
Facebook + Instagram, Business Manager + основная бизнес-страница на Facebook, BM + рекламный аккаунт и так далее....
22 02 2025 5:36:28
Как зарегистрироваться и пользоваться аккаунтом в Google Business Profile: руководство для интернет-маркетологов и владельцев бизнеса...
21 02 2025 14:58:25
Лидеров определили открытым голосованием. В ТОП-списки вошли CPA-сети, которые набрали больше всего голосов суммарно и по отдельным критериям....
20 02 2025 17:54:17
Продвижение казахстанского онлайн-издания, новостника informburo.kz....
19 02 2025 8:46:10
Среди интернет-маркетологов существует мнение, что медийная реклама — не перформанс-инструмент. То есть не приносит прямые конверсии. Когда медийные кампании продают — кейс центра тюнинга автомобилей премиум класса....
18 02 2025 21:43:59
Как правильно распределить рекламный бюджет? Читайте топ-50 самых дорогих ключевых слов Google Рекламы в Казахстане по версии Serpstat...
17 02 2025 22:47:31
Подробнейшая статья об эффективном использовании ремаркетинга. Мотаем на ус!...
16 02 2025 12:32:39
Метод бoмжа в маркетинге. Как разработать позиционирование стартапа при ограниченных ресурсах...
15 02 2025 6:18:48
Безопасность Instagram — что делать, если заметили попытку взломщиков украсть аккаунт, и как вернуть аккаунт после взлома....
14 02 2025 13:59:39
Как развить в себе такой EQ, как хочется, и далее использовать его для достижения успеха. Рецензия на книгу Дэниела Гоулмана «Эмоциональный интеллект в бизнесе»....
13 02 2025 20:24:13
Стартовый урок о том, как настроить визуализацию данных из Google ***ytics с помощью Google Spreadsheets...
12 02 2025 0:15:51
Что нужно сделать, чтобы превью веб-страниц в социальных сетях стало магнитом для пользователей?...
11 02 2025 12:58:20
Чтобы сделать что-то лучше, иногда надо довести это до абсурда. Так думают приверженцы теории «странных изделий» — chindogu...
10 02 2025 15:27:42
Качество передаваемых данных напрямую отражается на качестве решений, принимаемых для бизнеса. Как защититься от таких ошибок?...
09 02 2025 8:46:22
Какую связь можно назвать «качественной» и как улучшить работу телефонии — советы от платформы Ringostat в новом посте....
08 02 2025 15:34:41
Конкректная цель — конкретные результаты трудоустройства...
07 02 2025 2:12:40
Структура обзора, правила написания и важные хаpaктеристики этого формата. Подача информации в обзоре и запрещенные методы, которые отпугнут клиентов. Узнать больше!...
06 02 2025 1:46:24
Еще:
понять и запомнить -1 :: понять и запомнить -2 :: понять и запомнить -3 :: понять и запомнить -4 :: понять и запомнить -5 :: понять и запомнить -6 :: понять и запомнить -7 ::