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:
Дублирование контента на разных сайтах, ориентированных на рынки разных стран, например, на публику Канады...
18 07 2026 7:49:21
Лучшие идеи круглого стола о SEO с участием Тараса Гущи, Сергея Карпенко, Алексея Чекушина, Дмитрия Шахова и других экспертов...
17 07 2026 20:23:53
Как понять, что проект нуждается в новых текстах и сделать читателя счастливым...
16 07 2026 2:29:17
Как формируется цена на услугу SEO, как достигается результат и почему поисковое продвижение выгодно только в долгосрочной перспективе от руководителя отдела продаж агентства Netpeak. Узнайте больше!...
15 07 2026 15:10:11
В течение месяца нам удалось наладить рассылку с новой платформы....
14 07 2026 13:12:11
Отслеживаем пропущенные, анализируем входящие и делаем выводы о том, как организовать работу менеджеров....
13 07 2026 17:54:35
Рассказывайте о развитии фирмы, ее достижениях, масштабах деятельности — это то, что нужно вашим потенциальным клиентам. Так вы повысите их лояльность. Узнать больше!...
12 07 2026 1:10:24
Как формируется цена на услугу онлайн-рекламы в специализированном агентстве, и на какие бюджеты предпринимателям стоит ориентироваться...
11 07 2026 0:32:52
Как мы с помощью Call Tracking узнали настоящую рентабельность контекстной рекламы для магазина мебели...
10 07 2026 16:35:49
Тест, который проходят все соискатели. Никому не показывайте!...
09 07 2026 18:48:56
Стоит ли подключать автоматические стратегии управления ставками? Мы проверили, как работает «Целевая цена за конверсию» в разных тематиках....
08 07 2026 15:22:18
Что нужно знать перед запуском рекламы в мессенджерах....
07 07 2026 21:51:18
Процесс привлечения сторонних ресурсов отнимает основную часть времени у большинства основателей стартапов. Читайте руководство, которое поможет сделать этот процесс во время серии А более эффективным....
06 07 2026 20:29:21
Большинство покупателей предпочитают безналичный расчет, желают иметь разные варианты оплаты. Как их наличие или отсутствие влияет на средний чек?...
05 07 2026 0:35:21
История свидания двух ботов как иллюстрация развития искусственного интеллекта...
04 07 2026 5:30:13
Старт любых активностей в сфере email-маркетинга — разработка стратегии...
03 07 2026 2:36:15
Пример удачной рекламы. История о том, как маленький региональный магазин может получать хорошую прибыль с прайс-агрегаторов...
02 07 2026 6:57:37
Как за полгода обновить корпоративный блог, зачем это может быть нужно. О том, как начинали с сегментации, внедряли SEO-рекомендации, оптимизировали ЧПУ, трaнcлитерацию, пагинацию и структуру блога вплоть до конкретной работы со статьями, рейтингами и их страницами...
01 07 2026 17:35:45
Лучшие плагины WordPress для SEO и продвижения сайта в поисковой системе Google и 10 советов для WordPress, которые помогут вам продвигать свой сайт...
30 06 2026 22:42:34
Давайте больше не будем сливать бюджет, выбирая неправильный параметр....
29 06 2026 22:45:41
Чем удивляла, радовала и смешила реклама в социальных сетях в июне 2021 года...
28 06 2026 14:56:25
О том, как рассчитать коэффициент ROI (ROMI) для выявления эффективности и прибыльности рекламных кампаний...
27 06 2026 5:55:40
Мониторинг мобильных просмотр статистики Firebase в отчетах Google ***ytics и связь Firebase ***ytics с Google Рекламой...
26 06 2026 2:42:35
Увольнять сотрудника — это неприятно и порой сложно. Прежде надо убедиться, что такой шаг оправдан, но он же потребует от руководителя понимания, как действовать в подобной ситуации. На этом и остановимся...
25 06 2026 14:56:50
Как настроить передачу категории и бренда товара в Google Data Studio....
24 06 2026 1:10:29
Устраняем причины, по которым пользователи покидают сайт без покупки....
23 06 2026 1:28:36
Эффективное PPC благодаря правильной аналитике....
22 06 2026 3:36:42
Алгоритм технической подготовки IP-адреса к массовым рассылкам...
21 06 2026 3:17:51
О методах поднять и расширить трафик рассказал руководитель internet-проекта Prom.ua Иван Портной....
20 06 2026 22:44:11
Решили составить список из семи улучшений. Что нового, Netpeak?...
19 06 2026 21:15:19
Специалисты, занимающиеся seo копирайтингом, рассказывают об использовании LSI: определение текста, кол во символов, подсчет слов онлайн...
18 06 2026 14:32:30
Импорт из Google ***ytics в Excel — manual по ***ytics Edge....
17 06 2026 23:11:25
Как сделать приятно подписчику в день его рождения, на Новый год и в любой другой праздник....
16 06 2026 19:18:58
Охват и средняя цена за клик в самых популярных тематиках....
15 06 2026 9:15:58
Поговорим о soft skills, потому что именно они, исходя из моего опыта, помогают строить поистине сильные комaнды....
14 06 2026 20:45:15
160 символов — размер рекламного сообщения, 2 млн евро — минимальный бюджет для запуска. Уже интересно?...
13 06 2026 16:16:49
О тенденциях на рынке ecommerce и переходе Хорошоп на удалёнку....
12 06 2026 4:44:30
Быстрая индексация: как оперативно узнать, попала ли важная для вас страница в поисковые системы Google и Яндекс....
11 06 2026 20:59:17
В этой статье мы поговорим про принципы работы СRM-системы. Это базовые моменты, прояснив которые СRM перестанет быть для вас чем-то сложным и непонятным....
10 06 2026 19:54:49
Алгоритм настройки и запуска рекламы для SMM-, PPC-специалистов, блогеров и владельцев бизнеса....
09 06 2026 14:16:38
Создание успешного стартапа в нише телемедицины. Без дополнительных трат увеличил за 6 месяцев доход на 1983%, а клиентскую базу — более чем на 1000%....
08 06 2026 4:55:20
Трекеры теперь на любой вкус: за лидерство в сфере аналитики и трекинга в мире мобильных приложений все еще конкурируют более десяти различных систем. Как не растеряться в обилии инструментов?...
07 06 2026 12:20:38
10 шагов к я-бренду из книги «Я-бренд. Формула успеха». Марк вырастил свой бренд до размеров торгового бизнеса с объемами продаж в миллиарды долларов. Читайте, здесь есть и сама формула, подходящая для товара, сайта или торговли машинами...
06 06 2026 20:28:55
Почему бизнесу нужно настраивать мультикaнaльную модель атрибуции на основе воронки продаж и как это сделать....
05 06 2026 2:24:23
Данные по 33,5 миллионов кликов в 26 тематиках и 394 городах...
04 06 2026 4:23:41
Данные по 24 миллионам кликов в 24 тематиках и 391 городу...
03 06 2026 18:38:56
Nommi — сокращение от nomadic MiFi: роутер для современных цифровых кочевников...
02 06 2026 0:37:40
Техника безопасности по безукоризненным рекламным кампаниям...
01 06 2026 1:48:39
На украинском рынке услуг велик выбор качественных платформ. Главное понимать, как правильно проводить миграцию....
31 05 2026 2:29:40
При создании рекламы на украинском мы завоевываем большую долю рынка без повышения цены за клик....
30 05 2026 19:30:13
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 ::