NLP 中的embedding layer

https://blog.csdn.net/chuchus/article/details/78386059

词汇是语料库的基本元素, 所以, 使用embedding layer来学习词嵌入, 将一个词映射成为固定维度的稠密向量. 有了这一步, 才能构造矩阵, 实现神经网络的前向传播.

如何使用?

• 从头训练 
  就像word2vec一样, 这一层是可学习的, 用随机数initialize , 通过BP去调整.
• pre-trained + fine tuning 
  用其他网络(如 word2vec) 训练好的现成的词向量, 作为初始化参数, 然后继续学习.
• pre-trained + static 
  用其他网络(如 word2vec) 训练好的现成的词向量, 作为初始化参数, 并且这些参数保持固定, 不参与网络的学习.

keras 的 Embedding

Embedding(Layer) 
类. 将索引映射为固定维度的稠密的向量. 
eg. [[4], [20]] -> [[0.25, 0.1], [0.6, -0.2]] 
This layer can only be used as the first layer in a model.

__init__(self, input_dim, output_dim,input_length,...) 
构造函数, 分别为三个参数分别代表vocab_size,vector_dimension,fixed_word_number. 
还有继承自父类的weights,trainable参数. 
如一个语料库, 词汇量为20万, word representation vector is 200d, 文章的截断长度为250个单词, 那么 
embedding_layer=Embedding(input_dim=20E4,output_dim=200,input_length=250,weights=embedding_matrix,trainable=is_trainable)

keras：3)Embedding层详解

https://blog.csdn.net/jiangpeng59/article/details/77533309

Embedding层

keras.layers.embeddings.Embedding(input_dim, output_dim, embeddings_initializer='uniform', embeddings_regularizer=None, activity_regularizer=None, embeddings_constraint=None, mask_zero=False, input_length=None)

• 1

嵌入层将正整数（下标）转换为具有固定大小的向量，如[[4],[20]]->[[0.25,0.1],[0.6,-0.2]]

Embedding层只能作为模型的第一层

参数

input_dim：大或等于0的整数，字典长度，即输入数据最大下标+1 
output_dim：大于0的整数，代表全连接嵌入的维度 
embeddings_initializer: 嵌入矩阵的初始化方法，为预定义初始化方法名的字符串，或用于初始化权重的初始化器。参考initializers 
embeddings_regularizer: 嵌入矩阵的正则项，为Regularizer对象 
embeddings_constraint: 嵌入矩阵的约束项，为Constraints对象 
mask_zero：布尔值，确定是否将输入中的‘0’看作是应该被忽略的‘填充’（padding）值，该参数在使用递归层处理变长输入时有用。设置为True的话，模型中后续的层必须都支持masking，否则会抛出异常。如果该值为True，则下标0在字典中不可用，input_dim应设置为|vocabulary| + 2。 
input_length：当输入序列的长度固定时，该值为其长度。如果要在该层后接Flatten层，然后接Dense层，则必须指定该参数，否则Dense层的输出维度无法自动推断。 
输入shape 
形如（samples，sequence_length）的2D张量 
输出shape 
形如(samples, sequence_length, output_dim)的3D张量

较为费劲的就是第一句话： 
嵌入层将正整数（下标）转换为具有固定大小的向量，如[[4],[20]]->[[0.25,0.1],[0.6,-0.2]]

哪到底咋转啊，亲？ 
这涉及到词向量，具体看可以参考这篇文章：Word2vec 之 Skip-Gram 模型，下面只进行简单的描述， 

上图的流程是把文章的单词使用词向量来表示。 
(1)提取文章所有的单词，把其按其出现的次数降许(这里只取前50000个)，比如单词‘network’出现的次数最多，编号ID为0，依次类推…

(2)每个编号ID都可以使用50000维的二进制(one-hot)表示

(3)最后，我们会生产一个矩阵M，行大小为词的个数50000，列大小为词向量的维度(通常取128或300)，比如矩阵的第一行就是编号ID=0，即network对应的词向量。

那这个矩阵M怎么获得呢？在Skip-Gram 模型中，我们会随机初始化它，然后使用神经网络来训练这个权重矩阵 

那我们的输入数据和标签是什么？如下图，输入数据就是中间的哪个蓝色的词对应的one-hot编码，标签就是它附近词的one-hot编码(这里windown_size=2,左右各取2个) 

就上述的Word2Vec中的demo而言，它的单词表大小为1000，词向量的维度为300，所以Embedding的参数 input_dim=10000，output_dim=300

回到最初的问题：嵌入层将正整数（下标）转换为具有固定大小的向量，如[[4],[20]]->[[0.25,0.1],[0.6,-0.2]]

举个栗子：假如单词表的大小为1000，词向量维度为2，经单词频数统计后，tom对应的id=4，而jerry对应的id=20，经上述的转换后，我们会得到一个M1000×2M1000×2的矩阵，而tom对应的是该矩阵的第4行，取出该行的数据就是[0.25,0.1]

如果输入数据不需要词的语义特征语义，简单使用Embedding层就可以得到一个对应的词向量矩阵，但如果需要语义特征，我们大可把以及训练好的词向量权重直接扔到Embedding层中即可，具体看参考keras提供的栗子:在Keras模型中使用预训练的词向量