Вероятностные тематические модели (курс лекций, К.В.Воронцов)

Материал из MachineLearning.

(Различия между версиями)
Перейти к: навигация, поиск
(→Тематические модели сочетаемости слов)
(→Мультимодальные тематические модели)
 
(52 промежуточные версии не показаны)
Строка 10: Строка 10:
'''Основной материал:'''
'''Основной материал:'''
-
* ''Воронцов К. В.'' [[Media:voron17survey-artm.pdf|Вероятностное тематическое моделирование: обзор моделей и аддитивная регуляризация]]. {{важно|— обновление 27.09.2021}}.
+
* ''Воронцов К. В.'' [[Media:voron17survey-artm.pdf|Вероятностное тематическое моделирование: теория регуляризации ARTM и библиотека с открытым кодом BigARTM]]. {{важно|— обновление 29.12.2024}}.
 +
* [https://www.youtube.com/playlist?list=PLk4h7dmY2eYE_JjvexGUS5MSozoxDFovp Видеозаписи, 2023 осень (МФТИ)].
= Программа курса =
= Программа курса =
 +
 +
== Проект «Мастерская знаний» ==
 +
Презентация: [[Media:Voron25ptm-kf.png|(PNG, 8,1 МБ)]] {{важно|— обновление 3.03.2025}}.
 +
 +
'''Проект «Мастерская знаний»'''
 +
* Цели, задачи, концепция проекта. Тематические подборки научных текстов.
 +
* Модель векторизации текста для поиска и рекомендаций научных статей.
 +
* Основные сервисы «Мастерской знаний».
 +
 +
'''Место тематического моделирования в «Мастерской знаний»'''
 +
* Сервис тематизации подборки.
 +
* Сервисы выявления научных трендов и построения хронологических карт.
 +
* Вспомогательные функции в сервисе полуавтоматической суммаризации.
 +
 +
'''Карты знаний'''
 +
* Задачи иерархической суммаризации одной статьи, подборки статей.
 +
* Принципы построения интеллект-карт и карт знаний.
 +
* Что такое «тема»? Отличия тематизации и картирования.
== Задача тематического моделирования ==
== Задача тематического моделирования ==
-
Презентация: [[Media:Voron21ptm-intro.pdf|(PDF, 2,8 МБ)]] {{важно|— обновление 18.09.2021}}.
+
Презентация: [[Media:Voron25ptm-intro.pdf|(PDF, 1,6 МБ)]] {{важно|— обновление 10.03.2025}}.
-
[https://youtu.be/sBdFG8Rl-i8?t=159 Видеозапись]
+
[https://youtu.be/DU0AQUNW3YI?list=PLk4h7dmY2eYEnsGW3GIMvIhxPeifcQvQt старая видеозапись]
'''Цели и задачи тематического моделирования.'''
'''Цели и задачи тематического моделирования.'''
Строка 29: Строка 48:
* Теорема о необходимом условии максимума регуляризованного правдоподобия для ARTM.
* Теорема о необходимом условии максимума регуляризованного правдоподобия для ARTM.
* Классические тематические модели [[Вероятностный латентный семантический анализ|PLSA]] и [[Латентное размещение Дирихле|LDA]] как частные случаи ARTM.
* Классические тематические модели [[Вероятностный латентный семантический анализ|PLSA]] и [[Латентное размещение Дирихле|LDA]] как частные случаи ARTM.
-
* Мультимодальные тематические модели.
 
'''Практика тематического моделирования.'''
'''Практика тематического моделирования.'''
Строка 37: Строка 55:
* Датасеты и практические задания по курсу.
* Датасеты и практические задания по курсу.
-
== Онлайновый ЕМ-алгоритм и регуляризаторы ==
+
== Онлайновый ЕМ-алгоритм и аддитивная регуляризация ==
-
Презентация: [[Media:Voron21ptm-regular.pdf|(PDF, 1,0 МБ)]] {{важно|— обновление 18.09.2021}}.
+
Презентация: [[Media:Voron24ptm-regular.pdf|(PDF, 1,3 МБ)]] {{важно|— обновление 10.03.2025}}.
-
[https://youtu.be/O2IYF2Mg6Cw?t=319 Видеозапись]
+
[https://youtu.be/mUMfoBlslQE?list=PLk4h7dmY2eYEnsGW3GIMvIhxPeifcQvQt старая видеозапись]
 +
 
 +
'''Часто используемые регуляризаторы.'''
 +
* Сглаживание и разреживание.
 +
* Частичное обучение.
 +
* Декоррелирование тем.
 +
* Разреживание для отбора тем.
'''Онлайновый ЕМ-алгоритм.'''
'''Онлайновый ЕМ-алгоритм.'''
* Рациональный ЕМ-алгоритм (встраивание Е-шага внутрь М-шага).
* Рациональный ЕМ-алгоритм (встраивание Е-шага внутрь М-шага).
* Оффлайновый регуляризованный EM-алгоритм.
* Оффлайновый регуляризованный EM-алгоритм.
-
* Онлайновый пакетный мультимодальный регуляризованный EM-алгоритм. Распараллеливание.
+
* Улучшение сходимости несмещёнными оценками.
-
* Как подбирать коэффициенты регуляризации.
+
* Подбор коэффициентов регуляризации.
* Относительные коэффициенты регуляризации.
* Относительные коэффициенты регуляризации.
* Библиотеки BigARTM и TopicNet.
* Библиотеки BigARTM и TopicNet.
-
'''Часто используемые регуляризаторы.'''
+
'''Эксперименты с регуляризацией.'''
-
* Сглаживание и разреживание.
+
* Производительность BigARTM
-
* Частичное обучение.
+
* Оценивание качества: перплексия, когерентность, лексическое ядро
-
* Декоррелирование тем.
+
* Регуляризаторы сглаживания, разреживания, декоррелирования и отбора тем.
 +
* Комбинирование регуляризаторов, эмпирические рекомендации.
-
'''Проблема определения числа тем.'''
+
== Моделирование локального контекста ==
-
* Разреживающий регуляризатор для отбора тем.
+
Презентация: [[Media:Voron24ptm-local.pdf|(PDF, 1,1 МБ)]] {{важно|— обновление 17.03.2025}}.
-
* Эксперименты на синтетических и реальных данных.
+
[https://youtu.be/Xe36kQPlbHY?list=PLk4h7dmY2eYEnsGW3GIMvIhxPeifcQvQt старая видеозапись]
-
* Сравнение с байесовской моделью HDP (Hierarchical Dirichlet Process).
+
 
-
* Эффект отбрасывания малых, дублирующих и линейно зависимых тем.
+
'''Линейная тематизация текста.'''
 +
* Линейная тематизация текста за один проход без матрицы <tex>\Theta</tex>.
 +
* Локализация E-шага.
 +
* Двунаправленная тематическая модель контекста.
 +
* Онлайновый EM-алгоритм с однопроходным локализованным E-шагом.
 +
 
 +
'''Аналогия с моделью само-внимания (self-attention) и трансформером.'''
 +
* Модель внимания Query-Key-Value.
 +
* Трансформер: кодировщик и декодировщик.
 +
* Онлайновый EM-алгоритм с многопроходным локализованным E-шагом.
-
== Разведочный информационный поиск ==
+
== Тематический информационный поиск ==
-
Презентация: [[Media:Voron21ptm-exp.pdf|(PDF,&nbsp;2,5&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 30.09.2021}}.
+
Презентация: [[Media:Voron24ptm-exp.pdf|(PDF,&nbsp;3,7&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 24.03.2025}}.
-
[https://youtu.be/Jb9PbWrolX8?t=26 Видеозапись]
+
[https://youtu.be/2SkbbDYcBUQ?list=PLk4h7dmY2eYEnsGW3GIMvIhxPeifcQvQt старая видеозапись]
-
'''Разведочный информационный поиск.'''
+
'''Мультимодальные тематические модели.'''
-
* Концепция разведочного поиска.
+
* Примеры модальностей.
-
* Особенности разведочного поиска.
+
* Мультимодальный ARTM и регуляризованный ЕМ-алгоритм.
-
* Поисково-рекомендательная система SciSarch.AI
+
'''Иерархические тематические модели.'''
'''Иерархические тематические модели.'''
Строка 79: Строка 112:
* Тематическая модель для документного поиска.
* Тематическая модель для документного поиска.
* Оптимизация гиперпараметров.
* Оптимизация гиперпараметров.
 +
<!---
 +
'''Проект «Мастерская знаний»'''
 +
* Поисково-рекомендательная система SciSearch.ru
 +
* Векторный поиск для формирования тематических подборок
 +
* Требования к тематическим моделям для научного информационного поиска--->
== Оценивание качества тематических моделей ==
== Оценивание качества тематических моделей ==
-
Презентация: [[Media:Voron21ptm-quality.pdf|(PDF,&nbsp;1,3&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 30.09.2021}}.
+
Презентация: [[Media:Voron24ptm-quality.pdf|(PDF,&nbsp;1,7&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 30.03.2025}}.
-
[https://youtu.be/LxBMUj1iCx8 Видеозапись]
+
[https://youtu.be/OoIetK1pTUA?list=PLk4h7dmY2eYEnsGW3GIMvIhxPeifcQvQt старая видеозапись]
'''Измерение качества тематических моделей.'''
'''Измерение качества тематических моделей.'''
* Правдоподобие и перплексия.
* Правдоподобие и перплексия.
-
* Интерпретируемость и когерентность.
+
* Интерпретируемость и когерентность. Внутритекстовая когерентность.
* Разреженность и различность.
* Разреженность и различность.
-
 
-
'''Эксперименты с регуляризацией.'''
 
-
* Комбинирование регуляризаторов сглаживания, разреживания, декоррелирования и отбора тем.
 
-
* Проблема несбалансированности тем.
 
'''Проверка гипотезы условной независимости.'''
'''Проверка гипотезы условной независимости.'''
Строка 97: Строка 131:
* Регуляризатор семантической однородности.
* Регуляризатор семантической однородности.
* Применение статистических тестов условной независимости.
* Применение статистических тестов условной независимости.
 +
 +
'''Проблема определения числа тем.'''
 +
* Разреживающий регуляризатор для отбора тем.
 +
* Эксперименты на синтетических и реальных данных.
 +
* Сравнение с байесовской моделью HDP (Hierarchical Dirichlet Process).
 +
* Эффект отбрасывания малых, дублирующих и линейно зависимых тем.
 +
 +
'''Проблема тематической несбалансированности в данных'''
 +
* Проблема малых тем и тем-дубликатов
 +
* Тематическая несбалансированность как основная причина неинтерпретируемости тем
 +
* Эксперименты с регуляризаторами отбора тем и декоррелирования
 +
* Регуляризатор семантической однородности
== BigARTM и базовые инструменты ==
== BigARTM и базовые инструменты ==
Строка 121: Строка 167:
* Воркшоп по BigARTM на DataFest'4. [https://www.youtube.com/watch?v=oQcHEm2-7PM '''Видео'''].
* Воркшоп по BigARTM на DataFest'4. [https://www.youtube.com/watch?v=oQcHEm2-7PM '''Видео'''].
-
== Теория ЕМ-алгоритма ==
+
== Мультимодальные тематические модели ==
-
Презентация: [[Media:Voron21mipt-ptm-emlda.pdf|(PDF,&nbsp;1,3&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 18.09.2021}}.
+
Презентация: [[Media:Voron25ptm-modal.pdf|(PDF,&nbsp;2,8&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 7.04.2025}}.
-
[https://youtu.be/R3QLN0-zlnw Видеозапись]
+
[https://youtu.be/AfwH0A3NJCQ?list=PLk4h7dmY2eYE_JjvexGUS5MSozoxDFovp старая видеозапись]
-
'''Классические модели PLSA, LDA.'''
+
'''Мультиязычные тематические модели.'''
-
* Модель PLSA.
+
* Параллельные и сравнимые коллекции.
-
* Модель LDA. Распределение Дирихле и его свойства.
+
* Регуляризаторы для учёта двуязычных словарей.
-
* Максимизация апостериорной вероятности для модели LDA.
+
* Кросс-язычный информационный поиск.
-
'''Общий EM-алгоритм.'''
+
'''Трёхматричные модели.'''
-
* EM-алгоритм для максимизации неполного правдоподобия.
+
* Модели трёхматричных разложений. Понятие порождающей модальности.
-
* Регуляризованный EM-алгоритм. Сходимость в слабом смысле.
+
* Автор-тематическая модель (author-topic model).
-
* Альтернативный вывод формул ARTM.
+
* Модель для выделения поведений объектов в видеопотоке.
-
'''Эксперименты с моделями PLSA, LDA.'''
+
'''Тематические модели транзакционных данных.'''
-
* Проблема неустойчивости (на синтетических данных).
+
* Примеры транзакционных данных в рекомендательных системах, социальных и рекламных сетях.
-
* Проблема неустойчивости (на реальных данных).
+
* Гиперграфовая модель ARTM. Теорема о необходимом условии максимума регуляризованного правдоподобия.
-
* Проблема переобучения и робастные модели.
+
* Транзакционные данные в рекомендательных системах. Симметризованная гиперграфовая модель ARTM.
 +
* Гиперграфовые тематические модели языка. Тематическая модель предложений.
 +
* Анализ транзакционных данных для выявления паттернов экономического поведения клиентов банка. '''[https://youtu.be/0q5p7xP4cdA?t=15168 Видео]'''.
 +
* Анализ банковских транзакционных данных для выявления видов деятельности компаний.
-
== Байесовское обучение модели LDA ==
+
== Анализ зависимостей ==
-
Презентация: [[Media:Voron21ptm-bayes.pdf|(PDF,&nbsp;1,5&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 14.10.2021}}.
+
Презентация: [[Media:Voron24ptm-rel.pdf|(PDF,&nbsp;2,7&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 05.12.2024}}.
-
[https://youtu.be/y-05-cbiUsg Видеозапись]
+
[https://youtu.be/uKCMr9yK3gw?list=PLk4h7dmY2eYE_JjvexGUS5MSozoxDFovp старая видеозапись]
-
'''Вариационный байесовский вывод.'''
+
'''Зависимости, корреляции, связи.'''
-
* Основная теорема вариационного байесовского вывода.
+
* Тематические модели классификации и регрессии.
-
* [[Вариационный байесовский вывод]] для модели LDA.
+
* Модель коррелированных тем CTM (Correlated Topic Model).
-
* VB ЕМ-алгоритм для модели LDA.
+
* Регуляризаторы гиперссылок и цитирования. Выявление тематических влияний в научных публикациях.
-
'''Сэмплирование Гиббса.'''
+
'''Время и пространство.'''
-
* Основная теорема о сэмплировании Гиббса.
+
* Регуляризаторы времени.
-
* [[Сэмплирование Гиббса]] для модели LDA.
+
* Обнаружение и отслеживание тем.
-
* GS ЕМ-алгоритм для модели LDA.
+
* Гео-пространственные модели.
-
'''Замечания о байесовском подходе.'''
+
'''Социальные сети.'''
-
* Оптимизация гиперпараметров в LDA.
+
* Сфокусированный поиск в социальных медиа (пример: поиск этно-релевантного контента).
-
* Графическая нотация (plate notation). [http://zinkov.com/posts/2013-07-28-stop-using-plates Stop using plate notation].
+
* Выявление тематических сообществ. Регуляризаторы для направленных и ненаправленных связей.
-
* Сравнение байесовского подхода и ARTM.
+
* Регуляризаторы для выявления социальных ролей пользователей.
-
* Как читать статьи по баейсовским моделям и строить эквивалентные ARTM-модели.
+
== Тематические модели сочетаемости слов ==
== Тематические модели сочетаемости слов ==
-
Презентация: [[Media:PTM21-7-cooc.pdf|(PDF,&nbsp;1,7&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 18.09.2021}}.
+
Презентация: [[Media:Voron24ptm-cooc.pdf|(PDF,&nbsp;1,7&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 07.11.2024}}.
-
[https://youtu.be/Gww_fbcb0SM Видеозапись]
+
[https://youtu.be/zuN5HECqv3I?list=PLk4h7dmY2eYEnsGW3GIMvIhxPeifcQvQt старая видеозапись]
'''Мультиграммные модели.'''
'''Мультиграммные модели.'''
Строка 171: Строка 219:
'''Автоматическое выделение терминов.'''
'''Автоматическое выделение терминов.'''
* Алгоритм TopMine для быстрого поиска частых фраз. Критерии выделения коллокаций.
* Алгоритм TopMine для быстрого поиска частых фраз. Критерии выделения коллокаций.
-
* Синтаксический разбор. Нейросетевой синтаксический анализатор SyntaxNet.
+
* Синтаксический разбор. Нейросетевые синтаксические анализаторы SyntaxNet, UDpipe.
* Критерии тематичности фраз.
* Критерии тематичности фраз.
* Комбинирование синтаксической, статистической и тематической фильтрации фраз.
* Комбинирование синтаксической, статистической и тематической фильтрации фраз.
Строка 185: Строка 233:
* ''Потапенко А. А.'' Векторные представления слов и документов. DataFest'4. [https://www.youtube.com/watch?v=KEXWC-ICH_Y '''Видео'''].
* ''Потапенко А. А.'' Векторные представления слов и документов. DataFest'4. [https://www.youtube.com/watch?v=KEXWC-ICH_Y '''Видео'''].
-
== Анализ зависимостей ==
+
== Моделирование сегментированного текста ==
-
Презентация: [[Media:Voron21ptm-rel.pdf|(PDF,&nbsp;1,7&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 18.09.2021}}.
+
Презентация: [[Media:Voron24ptm-segm.pdf|(PDF,&nbsp;2,1&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 21.11.2024}}.
-
[https://youtu.be/16CnS99t8Rc Видеозапись]
+
[https://youtu.be/k46UzzMSKt0?list=PLk4h7dmY2eYEnsGW3GIMvIhxPeifcQvQt&t=22 старая видеозапись]
-
 
+
-
'''Зависимости, корреляции, связи.'''
+
-
* Тематические модели классификации и регрессии.
+
-
* Модель коррелированных тем CTM (Correlated Topic Model).
+
-
* Регуляризаторы гиперссылок и цитирования. Выявление тематических влияний в научных публикациях.
+
-
 
+
-
'''Время и пространство.'''
+
-
* Регуляризаторы времени.
+
-
* Обнаружение и отслеживание тем.
+
-
* Гео-пространственные модели.
+
-
 
+
-
'''Социальные сети.'''
+
-
* Сфокусированный поиск в социальных медиа (пример: поиск этно-релевантного контента).
+
-
* Выявление тематических сообществ. Регуляризаторы для направленных и ненаправленных связей.
+
-
* Регуляризаторы для выявления социальных ролей пользователей.
+
-
 
+
-
== Мультимодальные тематические модели ==
+
-
Презентация: [[Media:Voron21ptm-modal.pdf|(PDF,&nbsp;2,7&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 18.09.2021}}.
+
-
[https://youtu.be/Ux868k__lXA Видеозапись]
+
-
 
+
-
'''Мультиязычные тематические модели.'''
+
-
* Параллельные и сравнимые коллекции.
+
-
* Регуляризаторы для учёта двуязычных словарей.
+
-
* Кросс-язычный информационный поиск.
+
-
 
+
-
'''Трёхматричные модели.'''
+
-
* Модели трёхматричных разложений. Понятие порождающей модальности.
+
-
* Автор-тематическая модель (author-topic model).
+
-
* Модель для выделения поведений объектов в видеопотоке.
+
-
 
+
-
'''Тематические модели транзакционных данных.'''
+
-
* Примеры транзакционных данных в рекомендательных системах, социальных и рекламных сетях.
+
-
* Гиперграфовая модель ARTM. Теорема о необходимом условии максимума регуляризованного правдоподобия.
+
-
* Транзакционные данные в рекомендательных системах. Симметризованная гиперграфовая модель ARTM.
+
-
* Тематическая модель предложений и модель коротких сообщений Twitter-LDA.
+
-
* Анализ транзакционных данных для выявления паттернов экономического поведения клиентов банка. '''[https://youtu.be/0q5p7xP4cdA?t=15168 Видео]'''.
+
-
* Анализ банковских транзакционных данных для выявления видов деятельности компаний.
+
-
 
+
-
== Моделирование локального контекста ==
+
-
Презентация: [[Media:Voron21ptm-segm.pdf|(PDF,&nbsp;2,5&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 18.09.2021}}.
+
-
[https://youtu.be/XNCZr7Pyr0k Видеозапись]
+
-
 
+
-
'''Тематическая сегментация.'''
+
-
* Метод TopicTiling. Критерии определения границ сегментов.
+
-
* Критерии качества сегментации.
+
-
* Оптимизация параметров модели TopicTiling.
+
'''Позиционный регуляризатор в ARTM.'''
'''Позиционный регуляризатор в ARTM.'''
Строка 240: Строка 242:
* Примеры регуляризаторов Е-шага. Разреживание распределения p(t|d,w). Сглаживание тематики слов по контексту.
* Примеры регуляризаторов Е-шага. Разреживание распределения p(t|d,w). Сглаживание тематики слов по контексту.
-
'''Тематическое моделирование связного текста'''
+
'''Тематические модели предложений.'''
-
* Тематизация фрагментов текста для суммаризации и именования тем.
+
* Тематическая модель предложений senLDA.
-
* Тематическое моделирование без матрицы <tex>\Theta</tex>.
+
* Модель коротких сообщений Twitter-LDA.
-
* Двунаправленная тематическая модель контекста.
+
* Сегментоиды. Лексические цепочки.
-
== Суммаризация и визуализация ==
+
'''Тематическая сегментация текста.'''
-
Презентация: [[Media:Voron20ptm-sum.pdf|(PDF,&nbsp;3,0&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 25.11.2020}}.
+
* Метод TopicTiling. Критерии определения границ сегментов.
-
[https://youtu.be/bfAG-ZZDz3Q Видеозапись]
+
* Критерии качества сегментации.
 +
* Оптимизация параметров модели TopicTiling.
-
Презентация: [[Media:Voron20ptm-vis.pdf|(PDF,&nbsp;10,1&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 11.01.2021}}.
+
== Именование и суммаризация тем ==
-
[https://youtu.be/xc33THjavwk Видеозапись]
+
Презентация: [[Media:Voron23ptm-sum.pdf|(PDF,&nbsp;4,3&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 04.05.2024}}.
 +
[https://youtu.be/nShxhkPbGWY старая видеозапись]
'''Методы суммаризации текстов.'''
'''Методы суммаризации текстов.'''
Строка 262: Строка 266:
* Релевантность, покрытие, различность.
* Релевантность, покрытие, различность.
* Оценивание качества именования тем.
* Оценивание качества именования тем.
 +
 +
'''Задача суммаризации темы'''
 +
* Задача ранжирования документов
 +
* Задача фильтрации репрезентативных релевантных фраз.
 +
* Задача генерации связного текста
 +
 +
== Теория ЕМ-алгоритма ==
 +
Презентация: [[Media:Voron24ptm-emlda.pdf|(PDF,&nbsp;2,0&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 25.10.2024}}.
 +
[https://youtu.be/DBF5QAFC1V0?list=PLk4h7dmY2eYEnsGW3GIMvIhxPeifcQvQt старая видеозапись]
 +
 +
'''Классические модели PLSA, LDA.'''
 +
* Модель PLSA.
 +
* Модель LDA. Распределение Дирихле и его свойства.
 +
* Максимизация апостериорной вероятности для модели LDA.
 +
 +
'''Общий EM-алгоритм.'''
 +
* EM-алгоритм для максимизации неполного правдоподобия.
 +
* Регуляризованный EM-алгоритм. Сходимость в слабом смысле.
 +
* Альтернативный вывод формул ARTM.
 +
 +
'''Эксперименты с моделями PLSA, LDA.'''
 +
* Проблема неустойчивости (на синтетических данных).
 +
* Проблема неустойчивости (на реальных данных).
 +
* Проблема переобучения и робастные модели.
 +
 +
== Байесовское обучение модели LDA ==
 +
Презентация: [[Media:Voron24ptm-bayes.pdf|(PDF,&nbsp;1,7&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 25.10.2024}}.
 +
[https://youtu.be/ZAtfN0ApQh0?list=PLk4h7dmY2eYEnsGW3GIMvIhxPeifcQvQt&t=20 старая видеозапись]
 +
 +
'''Вариационный байесовский вывод.'''
 +
* Основная теорема вариационного байесовского вывода.
 +
* [[Вариационный байесовский вывод]] для модели LDA.
 +
* VB ЕМ-алгоритм для модели LDA.
 +
 +
'''Сэмплирование Гиббса.'''
 +
* Основная теорема о сэмплировании Гиббса.
 +
* [[Сэмплирование Гиббса]] для модели LDA.
 +
* GS ЕМ-алгоритм для модели LDA.
 +
 +
'''Замечания о байесовском подходе.'''
 +
* Оптимизация гиперпараметров в LDA.
 +
* Графическая нотация (plate notation). [http://zinkov.com/posts/2013-07-28-stop-using-plates Stop using plate notation].
 +
* Сравнение байесовского подхода и ARTM.
 +
* Как читать статьи по баейсовским моделям и строить эквивалентные ARTM-модели.
 +
 +
== Проект «Тематизатор» ==
 +
Презентация: [[Media:Voron23ptm-project.pdf|(PDF,&nbsp;6,2&nbsp;МБ)]] {{важно|— обновление 21.09.2023}}.
 +
[https://youtu.be/LctW1J93lmw?list=PLk4h7dmY2eYE_JjvexGUS5MSozoxDFovp Видеозапись]
'''Визуализация тематических моделей'''
'''Визуализация тематических моделей'''
* Концепция distant reading.
* Концепция distant reading.
-
* Визуализация для научного разведочного поиска. Тематическая карта.
 
-
* Спектр тем.
 
* Карты знаний, иерархии, взаимосвязи, динамика, сегментация.
* Карты знаний, иерархии, взаимосвязи, динамика, сегментация.
 +
* Спектр тем.
* Визуализация матричного разложения.
* Визуализация матричного разложения.
 +
 +
'''Примеры прикладных задач'''
 +
* Поиск этно-релевантных тем в социальных сетях.
 +
* Анализ программ развития российских вузов.
 +
* Поиск и рубрикация научных статей на 100 языках.
 +
* Проекты Школы Прикладного Анализа Данных.
 +
 +
'''Анализ требований к «Тематизатору»'''
 +
* Функциональные требования.
 +
* Требования к интерпретируемости.
 +
* Основной пользовательский сценарий: Загрузка, Предобработка, Моделирование, Визуализация, Коррекция.
 +
* Этапизация работ.
=Отчетность по курсу=
=Отчетность по курсу=
Условием сдачи курса является выполнение индивидуальных практических заданий.
Условием сдачи курса является выполнение индивидуальных практических заданий.
-
'''Рекомендуемая структура отчёта об исследовании по индивидуальному заданию:'''
+
'''Рекомендуемая структура отчёта об исследовании:'''
* Постановка задачи: неформальное описание, ДНК (дано–найти–критерий), структура данных
* Постановка задачи: неформальное описание, ДНК (дано–найти–критерий), структура данных
* Описание простого решения baseline
* Описание простого решения baseline
Строка 291: Строка 354:
=Литература=
=Литература=
-
# ''Воронцов К. В.'' [[Media:voron17survey-artm.pdf|Обзор вероятностных тематических моделей]]. 2021.
+
# ''Воронцов К. В.'' [[Media:voron17survey-artm.pdf|Вероятностное тематическое моделирование: теория регуляризации ARTM и библиотека с открытым кодом BigARTM]]. 2023.
# ''Hamed Jelodar, Yongli Wang, Chi Yuan, Xia Feng.'' [https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1711/1711.04305.pdf Latent Dirichlet Allocation (LDA) and Topic modeling: models, applications, a survey]. 2017.
# ''Hamed Jelodar, Yongli Wang, Chi Yuan, Xia Feng.'' [https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1711/1711.04305.pdf Latent Dirichlet Allocation (LDA) and Topic modeling: models, applications, a survey]. 2017.
# ''Hofmann T.'' Probabilistic latent semantic indexing // Proceedings of the 22nd annual international ACM SIGIR conference on Research and development in information retrieval. — New York, NY, USA: ACM, 1999. — Pp. 50–57.
# ''Hofmann T.'' Probabilistic latent semantic indexing // Proceedings of the 22nd annual international ACM SIGIR conference on Research and development in information retrieval. — New York, NY, USA: ACM, 1999. — Pp. 50–57.

Текущая версия

Содержание

Спецкурс читается студентам 2—5 курсов на кафедре «Математические методы прогнозирования» ВМиК МГУ с 2013 года и студентам 6 курса на кафедре «Интеллектуальные системы» ФУПМ МФТИ с 2019 года.

В спецкурсе изучается вероятностное тематическое моделирование (topic modeling) коллекций текстовых документов. Тематическая модель определяет, какие темы содержатся в большой текстовой коллекции, и к каким темам относится каждый документ. Тематические модели позволяют искать тексты по смыслу, а не по ключевым словам, и создавать информационно-поисковые системы нового поколения, основанные на парадигме семантического разведочного поиска (exploratory search). Рассматриваются тематические модели для классификации, категоризации, сегментации, суммаризации текстов естественного языка, а также для рекомендательных систем, анализа банковских транзакционных данных, анализа биомедицинских сигналов. В спецкурсе развивается многокритериальный подход к построению моделей с заданными свойствами — аддитивная регуляризация тематических моделей (АРТМ). Он основан на регуляризации некорректно поставленных задач стохастического матричного разложения. Особое внимание уделяется методам лингвистической регуляризации для моделирования связности текста. Предполагается проведение студентами численных экспериментов на модельных и реальных данных с помощью библиотеки тематического моделирования BigARTM.

От студентов требуются знания курсов линейной алгебры, математического анализа, теории вероятностей. Знание математической статистики, методов оптимизации, машинного обучения, языков программирования Python и С++ желательно, но не обязательно.

Краткая ссылка на эту страницу: bit.ly/2EGWcjA.

Основной материал:

Программа курса

Проект «Мастерская знаний»

Презентация: (PNG, 8,1 МБ) — обновление 3.03.2025.

Проект «Мастерская знаний»

  • Цели, задачи, концепция проекта. Тематические подборки научных текстов.
  • Модель векторизации текста для поиска и рекомендаций научных статей.
  • Основные сервисы «Мастерской знаний».

Место тематического моделирования в «Мастерской знаний»

  • Сервис тематизации подборки.
  • Сервисы выявления научных трендов и построения хронологических карт.
  • Вспомогательные функции в сервисе полуавтоматической суммаризации.

Карты знаний

  • Задачи иерархической суммаризации одной статьи, подборки статей.
  • Принципы построения интеллект-карт и карт знаний.
  • Что такое «тема»? Отличия тематизации и картирования.

Задача тематического моделирования

Презентация: (PDF, 1,6 МБ) — обновление 10.03.2025. старая видеозапись

Цели и задачи тематического моделирования.

Аддитивная регуляризация тематических моделей.

  • Понятие некорректно поставленной задачи по Адамару. Регуляризация.
  • Лемма о максимизации на единичных симплексах. Условия Каруша–Куна–Таккера.
  • Теорема о необходимом условии максимума регуляризованного правдоподобия для ARTM.
  • Классические тематические модели PLSA и LDA как частные случаи ARTM.

Практика тематического моделирования.

  • Проект с открытым кодом BigARTM.
  • Этапы решения практических задач.
  • Методы предварительной обработки текста.
  • Датасеты и практические задания по курсу.

Онлайновый ЕМ-алгоритм и аддитивная регуляризация

Презентация: (PDF, 1,3 МБ) — обновление 10.03.2025. старая видеозапись

Часто используемые регуляризаторы.

  • Сглаживание и разреживание.
  • Частичное обучение.
  • Декоррелирование тем.
  • Разреживание для отбора тем.

Онлайновый ЕМ-алгоритм.

  • Рациональный ЕМ-алгоритм (встраивание Е-шага внутрь М-шага).
  • Оффлайновый регуляризованный EM-алгоритм.
  • Улучшение сходимости несмещёнными оценками.
  • Подбор коэффициентов регуляризации.
  • Относительные коэффициенты регуляризации.
  • Библиотеки BigARTM и TopicNet.

Эксперименты с регуляризацией.

  • Производительность BigARTM
  • Оценивание качества: перплексия, когерентность, лексическое ядро
  • Регуляризаторы сглаживания, разреживания, декоррелирования и отбора тем.
  • Комбинирование регуляризаторов, эмпирические рекомендации.

Моделирование локального контекста

Презентация: (PDF, 1,1 МБ) — обновление 17.03.2025. старая видеозапись

Линейная тематизация текста.

  • Линейная тематизация текста за один проход без матрицы \Theta.
  • Локализация E-шага.
  • Двунаправленная тематическая модель контекста.
  • Онлайновый EM-алгоритм с однопроходным локализованным E-шагом.

Аналогия с моделью само-внимания (self-attention) и трансформером.

  • Модель внимания Query-Key-Value.
  • Трансформер: кодировщик и декодировщик.
  • Онлайновый EM-алгоритм с многопроходным локализованным E-шагом.

Тематический информационный поиск

Презентация: (PDF, 3,7 МБ) — обновление 24.03.2025. старая видеозапись

Мультимодальные тематические модели.

  • Примеры модальностей.
  • Мультимодальный ARTM и регуляризованный ЕМ-алгоритм.

Иерархические тематические модели.

  • Иерархии тем. Послойное построение иерархии.
  • Регуляризаторы для разделения тем на подтемы.
  • Псевдодокументы родительских тем.
  • Модальность родительских тем.

Эксперименты с тематическим поиском.

  • Методика измерения качества поиска.
  • Тематическая модель для документного поиска.
  • Оптимизация гиперпараметров.

Оценивание качества тематических моделей

Презентация: (PDF, 1,7 МБ) — обновление 30.03.2025. старая видеозапись

Измерение качества тематических моделей.

  • Правдоподобие и перплексия.
  • Интерпретируемость и когерентность. Внутритекстовая когерентность.
  • Разреженность и различность.

Проверка гипотезы условной независимости.

  • Статистики на основе KL-дивергенции и их обобщения.
  • Регуляризатор семантической однородности.
  • Применение статистических тестов условной независимости.

Проблема определения числа тем.

  • Разреживающий регуляризатор для отбора тем.
  • Эксперименты на синтетических и реальных данных.
  • Сравнение с байесовской моделью HDP (Hierarchical Dirichlet Process).
  • Эффект отбрасывания малых, дублирующих и линейно зависимых тем.

Проблема тематической несбалансированности в данных

  • Проблема малых тем и тем-дубликатов
  • Тематическая несбалансированность как основная причина неинтерпретируемости тем
  • Эксперименты с регуляризаторами отбора тем и декоррелирования
  • Регуляризатор семантической однородности

BigARTM и базовые инструменты

Мурат Апишев. Презентация: (zip, 0,6 МБ) — обновление 17.02.2017. Видеозапись

Предварительная обработка текстов

  • Парсинг «сырых» данных.
  • Токенизация, стемминг и лемматизация.
  • Выделение энграмм.
  • Законы Ципфа и Хипса. Фильтрация словаря коллекции. Удаление стоп-слов.

Библиотека BigARTM

  • Методологические рекоммендации по проведению экспериментов.
  • Установка BigARTM.
  • Формат и импорт входных данных.
  • Обучение простой модели (без регуляризации): создание, инициализация, настройка и оценивание модели.
  • Инструмент визуализации тематических моделей VisARTM. Основные возможности, демонстрация работы.

Дополнительный материал:

  • Презентация: (PDF, 1,5 МБ) — обновление 17.03.2017.
  • Видео — обновление 22.03.2017.
  • Воркшоп по BigARTM на DataFest'4. Видео.

Мультимодальные тематические модели

Презентация: (PDF, 2,8 МБ) — обновление 7.04.2025. старая видеозапись

Мультиязычные тематические модели.

  • Параллельные и сравнимые коллекции.
  • Регуляризаторы для учёта двуязычных словарей.
  • Кросс-язычный информационный поиск.

Трёхматричные модели.

  • Модели трёхматричных разложений. Понятие порождающей модальности.
  • Автор-тематическая модель (author-topic model).
  • Модель для выделения поведений объектов в видеопотоке.

Тематические модели транзакционных данных.

  • Примеры транзакционных данных в рекомендательных системах, социальных и рекламных сетях.
  • Гиперграфовая модель ARTM. Теорема о необходимом условии максимума регуляризованного правдоподобия.
  • Транзакционные данные в рекомендательных системах. Симметризованная гиперграфовая модель ARTM.
  • Гиперграфовые тематические модели языка. Тематическая модель предложений.
  • Анализ транзакционных данных для выявления паттернов экономического поведения клиентов банка. Видео.
  • Анализ банковских транзакционных данных для выявления видов деятельности компаний.

Анализ зависимостей

Презентация: (PDF, 2,7 МБ) — обновление 05.12.2024. старая видеозапись

Зависимости, корреляции, связи.

  • Тематические модели классификации и регрессии.
  • Модель коррелированных тем CTM (Correlated Topic Model).
  • Регуляризаторы гиперссылок и цитирования. Выявление тематических влияний в научных публикациях.

Время и пространство.

  • Регуляризаторы времени.
  • Обнаружение и отслеживание тем.
  • Гео-пространственные модели.

Социальные сети.

  • Сфокусированный поиск в социальных медиа (пример: поиск этно-релевантного контента).
  • Выявление тематических сообществ. Регуляризаторы для направленных и ненаправленных связей.
  • Регуляризаторы для выявления социальных ролей пользователей.

Тематические модели сочетаемости слов

Презентация: (PDF, 1,7 МБ) — обновление 07.11.2024. старая видеозапись

Мультиграммные модели.

  • Модель BigramTM.
  • Модель Topical N-grams (TNG).
  • Мультимодальная мультиграммная модель.

Автоматическое выделение терминов.

  • Алгоритм TopMine для быстрого поиска частых фраз. Критерии выделения коллокаций.
  • Синтаксический разбор. Нейросетевые синтаксические анализаторы SyntaxNet, UDpipe.
  • Критерии тематичности фраз.
  • Комбинирование синтаксической, статистической и тематической фильтрации фраз.

Тематические модели дистрибутивной семантики.

  • Дистрибутивная гипотеза. Модели CBOW и SGNS в программе word2vec.
  • Модель битермов BTM (Biterm Topic Model) для тематизации коллекций коротких текстов.
  • Модели WNTM (Word Network Topic Model) и WTM (Word Topic Model). Связь с моделью word2vec.
  • Регуляризаторы когерентности.

Дополнительный материал:

  • Потапенко А. А. Векторные представления слов и документов. DataFest'4. Видео.

Моделирование сегментированного текста

Презентация: (PDF, 2,1 МБ) — обновление 21.11.2024. старая видеозапись

Позиционный регуляризатор в ARTM.

  • Гипотеза о сегментной структуре текста.
  • Регуляризация и пост-обработка Е-шага. Формулы М-шага.
  • Примеры регуляризаторов Е-шага. Разреживание распределения p(t|d,w). Сглаживание тематики слов по контексту.

Тематические модели предложений.

  • Тематическая модель предложений senLDA.
  • Модель коротких сообщений Twitter-LDA.
  • Сегментоиды. Лексические цепочки.

Тематическая сегментация текста.

  • Метод TopicTiling. Критерии определения границ сегментов.
  • Критерии качества сегментации.
  • Оптимизация параметров модели TopicTiling.

Именование и суммаризация тем

Презентация: (PDF, 4,3 МБ) — обновление 04.05.2024. старая видеозапись

Методы суммаризации текстов.

  • Задачи автоматической суммаризации текстов. Подходы к суммаризации: extractive и abstractive.
  • Оценивание и отбор предложений для суммаризации. Релаксационный метод для многокритериальной дискретной оптимизации.
  • Тематическая модель предложений для суммаризации.
  • Критерии качества суммаризации. Метрики ROUGE, BLUE.

Автоматическое именование тем (topic labeling).

  • Формирование названий-кандидатов.
  • Релевантность, покрытие, различность.
  • Оценивание качества именования тем.

Задача суммаризации темы

  • Задача ранжирования документов
  • Задача фильтрации репрезентативных релевантных фраз.
  • Задача генерации связного текста

Теория ЕМ-алгоритма

Презентация: (PDF, 2,0 МБ) — обновление 25.10.2024. старая видеозапись

Классические модели PLSA, LDA.

  • Модель PLSA.
  • Модель LDA. Распределение Дирихле и его свойства.
  • Максимизация апостериорной вероятности для модели LDA.

Общий EM-алгоритм.

  • EM-алгоритм для максимизации неполного правдоподобия.
  • Регуляризованный EM-алгоритм. Сходимость в слабом смысле.
  • Альтернативный вывод формул ARTM.

Эксперименты с моделями PLSA, LDA.

  • Проблема неустойчивости (на синтетических данных).
  • Проблема неустойчивости (на реальных данных).
  • Проблема переобучения и робастные модели.

Байесовское обучение модели LDA

Презентация: (PDF, 1,7 МБ) — обновление 25.10.2024. старая видеозапись

Вариационный байесовский вывод.

Сэмплирование Гиббса.

Замечания о байесовском подходе.

  • Оптимизация гиперпараметров в LDA.
  • Графическая нотация (plate notation). Stop using plate notation.
  • Сравнение байесовского подхода и ARTM.
  • Как читать статьи по баейсовским моделям и строить эквивалентные ARTM-модели.

Проект «Тематизатор»

Презентация: (PDF, 6,2 МБ) — обновление 21.09.2023. Видеозапись

Визуализация тематических моделей

  • Концепция distant reading.
  • Карты знаний, иерархии, взаимосвязи, динамика, сегментация.
  • Спектр тем.
  • Визуализация матричного разложения.

Примеры прикладных задач

  • Поиск этно-релевантных тем в социальных сетях.
  • Анализ программ развития российских вузов.
  • Поиск и рубрикация научных статей на 100 языках.
  • Проекты Школы Прикладного Анализа Данных.

Анализ требований к «Тематизатору»

  • Функциональные требования.
  • Требования к интерпретируемости.
  • Основной пользовательский сценарий: Загрузка, Предобработка, Моделирование, Визуализация, Коррекция.
  • Этапизация работ.

Отчетность по курсу

Условием сдачи курса является выполнение индивидуальных практических заданий.

Рекомендуемая структура отчёта об исследовании:

  • Постановка задачи: неформальное описание, ДНК (дано–найти–критерий), структура данных
  • Описание простого решения baseline
  • Описание основного решения и его вариантов
  • Описание набора данных и методики экспериментов
  • Результаты экспериментов по подбору гиперпараметров основного решения
  • Результаты экспериментов по сравнению основного решения с baseline
  • Примеры визуализации модели
  • Выводы: что работает, что не работает, инсайты
  • Ссылка на код

Примеры отчётов:

Литература

  1. Воронцов К. В. Вероятностное тематическое моделирование: теория регуляризации ARTM и библиотека с открытым кодом BigARTM. 2023.
  2. Hamed Jelodar, Yongli Wang, Chi Yuan, Xia Feng. Latent Dirichlet Allocation (LDA) and Topic modeling: models, applications, a survey. 2017.
  3. Hofmann T. Probabilistic latent semantic indexing // Proceedings of the 22nd annual international ACM SIGIR conference on Research and development in information retrieval. — New York, NY, USA: ACM, 1999. — Pp. 50–57.
  4. Blei D. M., Ng A. Y., Jordan M. I. Latent Dirichlet allocation // Journal of Machine Learning Research. — 2003. — Vol. 3. — Pp. 993–1022.
  5. Asuncion A., Welling M., Smyth P., Teh Y. W. On smoothing and inference for topic models // Proceedings of the International Conference on Uncertainty in Artificial Intelligence. — 2009.

Ссылки

Материалы для первого ознакомления:

Подстраницы

Вероятностные тематические модели (курс лекций, К.В.Воронцов)/2015Вероятностные тематические модели (курс лекций, К.В.Воронцов)/2016Вероятностные тематические модели (курс лекций, К.В.Воронцов)/2017
Вероятностные тематические модели (курс лекций, К.В.Воронцов)/2018Вероятностные тематические модели (курс лекций, К.В.Воронцов)/2019, ВМКВероятностные тематические модели (курс лекций, К.В.Воронцов)/2020
Вероятностные тематические модели (курс лекций, К.В.Воронцов)/2021Вероятностные тематические модели (курс лекций, К.В.Воронцов)/2024
Источник — «http://poligon.machinelearning.ru/wiki/index.php?title=%D0%92%D0%B5%D1%80%D0%BE%D1%8F%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8_%28%D0%BA%D1%83%D1%80%D1%81_%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B9%2C_%D0%9A.%D0%92.%D0%92%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%BE%D0%B2%29»
Личные инструменты