Un incorporamento è un spazio relativamente ridotto in cui tradurre vettori ad alta dimensionalità. Per un confronto tra alte dimensioni e a bassa dimensionalità, consulta la sezione Categoricali Dati in maggior dettaglio più avanti in questo modulo.
Gli incorporamenti semplificano l'esecuzione del machine learning su modelli vettori di caratteristiche, come come gli sparsi vettori che rappresentano i pasti presentati sezione precedente. Idealmente, un incorporamento acquisisce alcuni dei la semantica dell'input, avvicinando gli input che hanno un significato più simile nello spazio di incorporamento. Ad esempio, un buon incorporamento posiziona il parola "auto" più vicino a "garage" che a "elefante". Un incorporamento può essere addestrato e riutilizzate in vari modelli.
Per avere un'idea di come i vettori di incorporamento rappresentano le informazioni, consideriamo dopo la rappresentazione unidimensionale dei piatti hot dog, pizza, insalata, shawarma e borscht, su una scala di "almeno un sandwich" a "quasi come un panino". "Paninografia" è la dimensione singola.
In quale punto di questa riga
strudel di mele
cadere? Probabilmente può essere posizionato tra hot dog e shawarma. Ma mela
che lo strudel sembra avere anche una dimensione aggiuntiva di dolce (che dolcezza
il cibo) o una dessert (come un dessert) che prepara
molto diverso dalle altre. La figura seguente mostra questo
aggiungendo una "dessert" dimensione:
Un incorporamento rappresenta ogni elemento nello spazio n-dimensionale con n numeri in virgola mobile (solitamente nell'intervallo –1 a 1 o da 0 a 1). Ad esempio, l'incorporamento nella Figura 4 rappresenta ogni pasto nella spazio bidimensionale con due coordinate. La voce "strudel di mele" è nella quadrante in alto a destra del grafico e potrebbe essere assegnato il punto (0,5, 0,3), mentre "hot dog" si trova nel quadrante in basso a destra del grafico e potrebbe essere assegnato il punto (0,2, -0,5).
In un incorporamento, la distanza tra due elementi qualsiasi può essere calcolata
in termini matematici,
e può essere interpretata come la somiglianza relativa tra i due
elementi. Due elementi vicini, come shawarma e hot dog
nella Figura 4, sono più strettamente correlate di due cose più distanti da ciascuna
come apple strudel e borscht.
Nota anche che nello spazio 2D nella Figura 4, apple strudel è molto più lontano
da shawarma e hot dog rispetto allo spazio 1D, che corrisponde
intuizione: il valore apple strudel è più simile a un hot dog o a uno shawarma
cani e shawarma sono l'uno con l'altro.
Consideriamo ora il borscht, che è molto più liquido degli altri. Questo suggerisce una terza dimensione, la liquidità, ovvero il grado di liquido del cibo. Aggiungendo questa dimensione, gli elementi potrebbero essere visualizzati in 3D in questo modo:
In che punto dello spazio 3D tangyuan? È soupy, come il borscht, e un dessert dolce, come lo strudel di mele, e sicuramente non un panino. Ecco un possibile posizionamento:
Osserva quante informazioni vengono espresse in queste tre dimensioni. Potreste immaginare dimensioni aggiuntive, come pastialità o forno.
Spazi di incorporamento reali
Come hai visto negli esempi di cibo precedenti, anche un piccolo spazio multidimensionale consente di raggruppare elementi semanticamente simili e di mantenere molto diversi tra loro. Posizione (distanza e direzione) nel vettore può codificare la semantica in un buon incorporamento. Ad esempio, visualizzazioni di incorporamenti reali illustrano le relazioni geometriche tra le parole di un paese e la sua capitale. Puoi vedere che la distanza da "Canada" a "Ottawa" è più o meno uguale alla distanza da "Turchia" a "Ankara".
Uno spazio di incorporamento significativo aiuta un modello di machine learning a rilevare i pattern durante l'addestramento.
Esercizio
In questo esercizio utilizzerai il metodo Proiettore per visualizzare una parola un incorporamento chiamato word2vec rappresenta più di 70.000 parole inglesi numericamente nello spazio vettoriale.
Attività 1
Esegui le attività indicate di seguito, quindi rispondi alla domanda riportata di seguito.
Apri lo strumento Embedding Projector (Proiettore di incorporamento).
Nel riquadro a destra, inserisci la parola atom nel campo Cerca. Poi fai clic sulla parola atom dai risultati seguenti (sotto 4 corrispondenze). Il tuo dovrebbe essere simile alla Figura 8.
. Figura 8. Incorporamento di uno strumento di proiezione, con la parola "atom" aggiunto nel campo di ricerca (cerchiato in rosso). Anche in questo caso, nel riquadro a destra, fai clic sul pulsante Isola 101 punti (sopra) il campo Cerca) per mostrare le 100 parole più vicine ad atom. Il tuo schermo dovrebbe essere simile alla Figura 9.
. Figura 9. Strumento proiettore di incorporamento, ora con "Isola 101 punti" selezionato (cerchiato in rosso).
Ora esamina le parole elencate in Punti più vicini nello spazio originale. Come descriveresti queste parole?
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La maggior parte delle parole più vicine sono parole comunemente associate con la parola atomo, come la forma plurale "atomi", e le parole "elettrone", "molecola", e "nucleo".
Attività 2
Esegui le seguenti attività e poi rispondi alla seguente domanda:
Fai clic sul pulsante Mostra tutti i dati nel riquadro a destra per reimpostare i dati. la visualizzazione dell'attività 1.
Nel riquadro a destra, inserisci la parola uranio nel campo Cerca. Lo schermo dovrebbe avere l'aspetto della Figura 10.
. Figura 10. Proiettore incorporato, con la parola "uranio" nel campo di ricerca.
Esamina le parole elencate in Punti più vicini nello spazio originale. Come queste parole sono diverse dalle parole più vicine per atom?
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L'uranio si riferisce a uno specifico elemento chimico ed molte delle parole più vicine sono altri elementi, come zinco, manganese, rame e alluminio.
Attività 3
Esegui le seguenti attività e poi rispondi alla seguente domanda:
Fai clic sul pulsante Mostra tutti i dati nel riquadro a destra per reimpostare i dati. e la visualizzazione dell'attività 2.
Nel riquadro a destra, inserisci la parola arancione nel campo Cerca. Il tuo dovrebbe essere simile alla Figura 11.
. Figura 11. Uno strumento proiettore incorporato, con la parola "arancione" nel campo di ricerca.
Esamina le parole elencate in Punti più vicini nello spazio originale. Cosa noti dei tipi di parole mostrati qui e dei tipi di parole non viene mostrato qui?
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Quasi tutte le parole più vicine sono altri colori, ad esempio "giallo", "verde", "blu" "viola", e "rosso". Solo una delle parole più vicine ("succo") fare riferimento all'altro significato della parola (un agrume). Altri frutti che potresti aspettarti di vedere, come "mela" e "banana" non era presente nell'elenco termini più vicini.
Questo esempio illustra una delle principali carenze degli incorporamenti statici ad esempio word2vec. Tutti i possibili significati di una parola sono rappresentati da un'unica punto nello spazio vettoriale, quindi quando esegui un'analisi delle somiglianze per "arancione", è impossibile isolare i punti più vicini per una denotazione specifica della parola, ad esempio "arancione" (frutta) ma non "arancione" (colore).