word2vec中单词向词向量的转换过程详解

目录
- 前言：
- 1、Word2Vec两种模型的大致印象
- 2、CBOW模型流程举例
- 3、CBOW模型流程举例
- 总结：

word2vec是如何得到词向量的？这个问题比较大。从头开始讲的话，首先有了文本语料库，你需要对语料库进行预处理，这个处理流程与你的语料库种类以及个人目的有关，比如，如果是英文语料库你可能需要大小写转换检查拼写错误等操作，如果是中文日语语料库你需要增加分词处理。这个过程其他的答案已经梳理过了不再赘述。得到你想要的processed corpus之后，将他们的one-hot向量作为word2vec的输入，通过word2vec训练低维词向量（word embedding）就ok了。不得不说word2vec是个很棒的工具，目前有两种训练模型（CBOW和Skip-gram），两种加速算法（Negative Sample与Hierarchical Softmax）。本文旨在阐述word2vec如何将corpus的one-hot向量（模型的输入）转换成低维词向量（模型的中间产物，更具体来说是输入权重矩阵），真真切切感受到向量的变化，不涉及加速算法。

1、Word2Vec两种模型的大致印象

刚才也提到了，Word2Vec包含了两种词训练模型：CBOW模型和Skip-gram模型。
CBOW模型根据中心词W(t)周围的词来预测中心词。
Skip-gram模型则根据中心词W(t)来预测周围词。

2、CBOW模型流程举例

其实数学基础及英文好的同学可以参照斯坦福大学Deep Learning for NLP课堂笔记。
当然，懒省事儿的童鞋们就跟随我的脚步慢慢来吧。
先来看着这个结构图，用自然语言描述一下CBOW模型的流程：
这里写图片描述

NOTE：花括号内{}为解释内容.

输入层：上下文单词的onehot. {假设单词向量空间dim为V，上下文单词个数为C}
所有onehot分别乘以共享的输入权重矩阵W. {V*N矩阵，N为自己设定的数，初始化权重矩阵W}
所得的向量 {因为是onehot所以为向量} 相加求平均作为隐层向量, size为1*N.
乘以输出权重矩阵W’ {N*V}
得到向量 {1*V} ，激活函数处理得到V-dim概率分布 {PS:因为是onehot嘛，其中的每一维都代表着一个单词}，概率最大的index所指示的单词为预测出的中间词（target word）
与true label的onehot做比较，误差越小越好

所以，需要定义loss function（一般为交叉熵代价函数），采用梯度下降算法更新W和W’。训练完毕后，输入层的每个单词与矩阵W相乘得到的向量的就是我们想要的词向量（word embedding），这个矩阵（所有单词的word embedding）也叫做look up table（其实聪明的你已经看出来了，其实这个look up table就是矩阵W自身），也就是说，任何一个单词的onehot乘以这个矩阵都将得到自己的词向量。有了look up table就可以免去训练过程直接查表得到单词的词向量了。
这回就能解释题主的疑问了！如果还是觉得我木有说明白，别着急！跟我来随着栗子走一趟CBOW模型的流程！

3、CBOW模型流程举例

假设我们现在的Corpus是这一个简单的只有四个单词的document：
{I drink coffee everyday}
我们选coffee作为中心词，window size设为2
也就是说，我们要根据单词”I”,”drink”和”everyday”来预测一个单词，并且我们希望这个单词是coffee。

第一步：先确定输入和输出单词的one-hot向量
这里写图片描述
第二步：初始化一个权重矩阵W（自定义），然后分别利用输入的单词的onehot向量X和W相乘得到向量V（代表一个单词）