FastText ile Kelime Vektörü Oluşturma

Bu yazımızda FastText kullanarak nasıl kelime vektörü oluşturabileceğimizi nasıl göreselleştire bileceğimizi göreceğiz.

İlk yazımızda bahsetmiştik

"Sonra Kelime vektörü - word2vec - denen bir kavram çıkmış ortaya.  Her kelime için sabit uzunlukta bir vektör kullanmak. "Birlikte geçen kelimeler anlamca yakındır" var sayımından yola çıkılıyor.  Başlangıçda aynı yapay sinir ağlarındaki gibi kelimeler için rastgele seçilmiş vektör değerleri atanıyor. Devasa derlem - corpus - kullanarak danışmansız şekilde - unsupervised - her kelime için birlikte geçtiği kelimelere göre bu vektörler güncelleniyor. "

Kelimelerin anlamca yakınlıklarına göre orantılı birer vektöre dönüştürülebilmesinin önemi büyük. Doğal dil işleme ile yapılacak hemen her işte işimize yarar bir başlangıç noktası verir. Mesela bir arama algoritmasında sadece yazdığınız kelimeyi ararsınız. Aynı yada yakın anlama gelen kelimelerin geçtiği yerlere ulaşamazsınız. Anlamca yakın kelimeler ile arama yapabilmek için kelime vektörleri çok işinize yarayacktır. Bir başka aklıma gelen örnek; iki metnin anlamca yakınlığının hesaplanmasında kullanılabilir.

FastText 'in sitesinde değişik dillerde Common Crawl ve  Wikipedia dan toplanmış derlemler le eğitilmiş hazır kelime vektör modelleri var. Elbette Türkçe içinde var.

fasttext.cc/docs/en/crawl-vectors.html

 Buradan yayınlanan hazır eğitilmiş kelime vekörleri iki formatta sunuluyor.  Uzatnısı .bin  olan FastText modeli doğrudan yüklüyebiliyorsunuz. Yada uzantısı  .txt olan da her satırda başta kelime devamında vektör olacak şekilde hazırlanmış bir metin dosyası olarak.
Hemen baştan uyarayım dosyalar çok büyük ve devasa kelime sayısına sahip. Bu tip bir modeli her bilgisayarda yüklüyebilmeniz pek mümkün olmaz.

Bu tip genel vektörlerin bir başka handikapıda şudur. Kelimeler çeşitli alanlarda çok farklı anlamlara gelebilmektedir.  Sadece eş anlamlı kelimeler için olan bir durum değil bu.  Mesela bir başkent ismi turizm ile ilgili metinlerde doğal güzellikleri mesire yerleri felanla geçerken. Uluslar arası politika yazılarında o ülkeyi ifade eden özne olarak kullanılabilir.  Böyle durumlarda o kelimenin anlamını yeterince gösterebilen vekötre ulaşamayabiliriz. Bu tip problemlemin kısmen çözümü uygulamanıza has derlem oluşturmak ve eğitimi o derlem üzerinde yapmaktır.

Türkçe için deneme yapmamıza uygun bir derlem buluyoruz. Derlem konusunda eskiden beri çalışmalarıyla bilinen  Ahmet Aksoy 'un  çalışmasını kullanacağız. Bu derlemi Kaggle  da veri kümelerinin yayınlandığı kısımda yayınlamışlar.

www.kaggle.com/ahmetax/hury-dataset

Bizde ordan indirip FastText GUI ile eğitim  yapacağız. Bu derlemde Hürriyet gazetesinden çekilmiş haberler cümlelerine ayrılmış, noktalama işaretleri sayılar ve etkisiz kelimeler - stop words - çıkarılmış. Devam etmeden "stop words" kavramından bahsedelim. Kavram olarak anlamı cümle içlerinde kaldırıldığında anlamı değiştirmeyen kelimeler diyebiliriz.  Değişik tercümelerine denk gelmek mümkün ; gereksiz kelimeler, dolgu kelimeler, etkisiz kelimeler vs ...

Evet elimizde temizlenmiş hazır dermlem var biz bu derlem ile FastText GUI ile gözetimsiz eğitimler yapıp kelime vektörleri oluşturacağız. Elbette  fasttext i komut satırında kullanarak yada python paketindeki fonksiyonlarlada eğitimler yapabilirsiniz. GUI için çalıştıralbilir paket oluşturduk onu da kullanabilirsiniz.

İki ana eğitim metodu var skipgram ve cbow bir her ikisi içinde 100 lük vektörler üretecek şekilde eğitimler yaptık.  Ek olarak fasttext 'in klasik wor2vect in gelişmişi olduğunu söylemiştik.  Başlıca üstünleklerinden biriside kelimeyi harf ngramlar olarakda tutabiliyor olmasıdır. Bu konuyla ilgili eğitimde seçeneklerimiz var. harf ngram kullansın / kullanmasın diye de 2 seçenekli ilave eğitim yaptık. Toplam da 4  eğitim oldu.

GUI kullanımından bahsedelim biraz

Sol en üstte "Command"  kısmındaki açılır listede  4 seçenek var
"skipgram" ve "cbow" gözetimsiz eğitim için kullaınacak seçenekler dir. 
"supervised" seçeneği gözetim li eğitim için
"test" de gözetimli eğitimi yapılmış modeli bir veri seti üzerinde çalıştırıp sonuçları görmek için.

Üstte Ortada "Run Mode" var. burda 2 seçeneğimiz var
"slient" da fasttext arkaplanda  ekrana çıktı vermeyecek şekilde çalıştırılır ve sonuçlar işlem bittiğinde GUI de ekranda gösterilir.
"std output" seçeneğini seçtiğinizde fasttext çalışıtırılır ve komut satırı penceresinde çalışmasını ve yazdıklarını görebilirsiniz. fakat işlem bittiğinde yaptıkları GUI ekranına gelmez.

Harf ngram seçeneğini belirleyen kısım ise altta ortadaki "min char ngram" ve "max char n gram " seçenekleri her ikisinide 0 yaptığınızda harf ngram kullanmayarak eğitimi yapacakdır.
"learning rate" seçeneği başlangıç öğrenme hızıdır. Yapay öğrenme metodlarının çoğundaki anlamda kullanılır en büyük değer 1.0 dır fakat çok büyük olursa  hata  - loss - değeri küçülmek yerine büyümeye başlıyor ve sonra program çakılıyor. ona dikkat edin
"epoch" ise yine eğitim iterasyonunun ne kadar fazla yapılacağına dair bir parametre, Ne kadar büyük verirseniz o kadar uzun süre çalışır.
"word ngram"  için seçenek var. Bir dışında bir seçenekle kelime ngram yapısını kullanmış olursunuz.
"word vector Dimension"  seçeneği kelime için üretilecek vektör büyüklüğünü belirler.


Eğer eğitimi "slient" yaptıysanız eğitim süresince loss değerinin değişimini gösteren bir grafikde çizdiriyoruz gui altta

FastText kendi içinde multi thread bir yapıda olduğundan çalışırken mesaj almakda epey problem yaşadım. Halada tam çözümü olmayan bir sürü kısmı vardır. Ama yinede komut satırı açıp uzun uzun parametereleri yazmayla uğraşmak zorunda kalmıyorsunuz.

 Gelelim sonuçlara. Yukarda belirttiğim gibi 4 eğitim yapıtık.  hepsinde 100 lük vektör oluşturduk.

1. skipgram + subwords ( char ngram ( 3 - 6) )
2. skipgram  sadece kelime bazlı
3. cbow + subwords ( char ngram ( 3 - 6) )
4. cbow  sadece kelime bazlı

sonuçları nasıl görselleştirebiliriz derseniz kelime vektörlerini  iki boyuta PCA  indirip grafik olarak gösterebiliyoruz. Mesela İlk eğitim sonucu elde edilen vektörlerden rast gele seçilmiş 250 kelime için şöyle bir grafik çıkıyor.

 Bazen ilginç bağlantılar görülsede bu şekilde çoğu yerinde karman karışık bir yapı çıkıyor.  Bizim anlamca ilgisini bildiğimiz kelimelerden oluşturduğumuz bir listeyi aynı şekilde görselleştirerek bakıyoruz.

Burda gayet  şık bir anlamca uygun bir dağılım görüyoruz. altın, gümüş, elmas, zümrüt, platin gibi değerli maden ve metaller sağ üstte toplanmış. Sol üst tarafa doğru ise toplanan kelimeler ise ; Terör, terörist, cinayet, tecavüz, katil, katiller, pkk, deaş,  gibi kelimeler. Hatta "terörizst " diye bir kelime bile var. Biz bu kelimeyi mahsus koyduk aslında böyle bir kelime yok. Ama bu eğitimde harf bazlı ngram kullanıldığından bu kelimenin vektörünü doğru konumlandırabilmiş. Diğer kelimeleride inceleyin benzeri yakınlıklarda konumlandıklarını görebilirsiniz.

Hemen 2. eğitim sonucuna bakıyoruz

burda diğer kelimelerde yine mantıklı ve benzeri sonuçlar görürken  "terörizst " kelimesinin nisbeten olması gereken yerde uzukta ortaya çıktığını görüyoruz. Buda harf bazlı ngramın faydası diyelim.

3. eğitim cbow + subwords sonuç grafiği

4. eğitim cbow kelime bazlı sonuç grafiği

Eğitim sonrası ulaşılan hata değerleride yazalım

1. skipgram + subwords ( char ngram ( 3 - 6) )  --  Loss : 0.990
2. skipgram  sadece kelime bazlı --  Loss : 0.961
3. cbow + subwords ( char ngram ( 3 - 6) ) --  Loss : 1.480
4. cbow  sadece kelime bazlı --  Loss : 1.352

Evet epey uzun da ols bir yazının daha sonuna geldik. Her türlü görüş ve önerilerinizi bekleriz.

Python dan EXE ye çevirmek...

C/C++ ile programlamaya başlayan biri olarak Python ile program yazmak oldukça zahmetsiz geliyor. Bir kütüphane kurmak çoğu zaman komut satırında bir "pip"  yazmayla halloluyor. Keza kodun içerisinde de bir "import" ile kurulmuş kütüphaneyi kullanmaya başlıyabiliyorsunuz.

C/C++ da olsa bir kütüphaneyi kurmak için ya o kütüphaneyi derlemeniz gerekiyor ya da kullandığınız derleyiciyle derlenmiş kütüphaneyi bulmanız gerekiyor. Keza yazdığınız kodda kütüphaneyi çağırabilmek içinde bir sürü formaliteyi halletmiş olmanız lazım. Bu konu çok sorulduğundan hakkında  Kütüphane kullanımı diye yazı bile yazmıştık. Bütün bunların üstüne programınızı derleyip çalıştırmışsanız. Çalıştırılabilir halini kolayca başkalarıyla paylaşabiliyordunuz. Yanına eğer gerekiyorsa kullanılan dinamik kütüphaneleri -DLL- koyarak elbette.

Pythonda bu imkan kolay değil. Kodu verebilirsiniz elbette ama insanlar sadece kullanmak istiyorsa bile mecburen python ve gereken paketleri kurmaları bekleniyor. Helede kullanıcının programlamayla ilgisi yoksa bu seçenek tümden zor oluyor. Yada python dosyalarından çalıştırılabilir dosya çevrimi yapan bir uygulama kullanacaksınız. Bundan önceki 3 yazımızda FastText ve onun için yazdığımız GUI programından bahsettik. GUI programının kullanımını kolaylaştırmak adına bizde exe formatına çevirelim dedik. Ve kolları sıvadık

Python kodlarını çalıştırılabilir hale getirmek için değişik projeler oluşturulmuş benim görebildiklerimi listeleyim 

• Py2Exe
• cx_Freeze 
• PyInstaller
• Nuitka

Uzun boylu bir inceleme yapmadık. Kabaca bir araştırma sonrası biz PyInstaller kullanmaya karar verdik.  Birileri oturup incleyip karşılaştırma yaparsa bizde seviniriz. Çalışmaların çoğunun yaptığı aslında çevrilmesi için belirlenen python dosyasından o dosyada kullanılan paketleri tespit edip sonra ilgili dönüşümleri yapmasıyla oluyor. Elebette zor bir işlem helede kurulmuş paket sayınız çoksa. Burda önerim yeni bir ortam - virtual environment - kurmanız.  Benim bilgisayarımda Anaconda verisyonu var.  conda komutuyla hemde python versiyonu seçerek oratm kurabiliyorsunuz

conda create -n pvinst python=2.7

komutuyla pvinst isimli bir ortam kurduk. Bu ortamı activate komutuyla aktif edip içine sadece fasttextgui için lazım olan paketleri kuruyoruz.

• pyside : 1.2.x versiyonu
• numpy
• pygal
• PyInstaller 

artık pyinstaller komutunu kullanabiliriz. genel hali şöyle

usage: pyinstaller [-h] [-v] [-D] [-F] [--specpath DIR] [-n NAME]
                   [--add-data ]
                   [--add-binary ] [-p DIR]
                   [--hidden-import MODULENAME]
                   [--additional-hooks-dir HOOKSPATH]
                   [--runtime-hook RUNTIME_HOOKS] [--exclude-module EXCLUDES]
                   [--key KEY] [-d {all,imports,bootloader,noarchive}] [-s]
                   [--noupx] [--upx-exclude FILE] [-c] [-w]
                   [-i ]
                   [--version-file FILE] [-m ] [-r RESOURCE]
                   [--uac-admin] [--uac-uiaccess] [--win-private-assemblies]
                   [--win-no-prefer-redirects]
                   [--osx-bundle-identifier BUNDLE_IDENTIFIER]
                   [--runtime-tmpdir PATH] [--bootloader-ignore-signals]
                   [--distpath DIR] [--workpath WORKPATH] [-y]
                   [--upx-dir UPX_DIR] [-a] [--clean] [--log-level LEVEL]
                   scriptname [scriptname ...]
                  

biz öyle teferruata felan girmeden

pyinstaller fasttext_gui_main.py --clean

diye yazıyoruz ve gereken dosyalar oluşturuluyor. Elbette sonucu denemeniz ve gereken ilave dosyalarıda toplamanız gerekiyor.

GUI içinde düğmelerde kullanılan görüntü dosayalarını diziniyle birlikte ilgili dizine atıyoruz
GUI programı aslında arkaplanda alt işlem olarak fasttext.exe yi çalışıtırıyor. fasttext.exe de bazı DLL dosyalarına ihtiyaç uduryor onlarıda ekliyoruz.
Her nedence pygal ın css ile kısmında bütün  herşey ilgili dizine aktarılmamış. O dosyalarıda ekliyoruz.
artık elimizde çalıştırılabilir FastText GUI var  hayırlı olsun

Indirmek için github hesabının release sayfasına buyrunuz

bu sayfadaki daki fasttext_gui_main.7z isimli  sıkıştırılmış dosyayı indirip açın "fasttext_gui_main.exe" dosyasını çalıştırın

Her türlü görüş ve öneriliriniz bekleriz. Eğer kısmet olursa FastText yazılarımıza kelime vektörleri ile ilgili  konularda devam edeceğiz

FastText ile hızlı metin sınıflandırma - 3

Bir önceki yazımızda veri kümemimiz ile FastTextGUI kullanarak eğitim işlemini yapmıştık. Eğitim sonucunda uzantısı .bin  olan bir models dosyası oluşturuldu. Bu yazımızda eğittiğmiz modeli nasıl kullanacağımızı göreceğiz.

Eğtilmiş modeli kullanmanın iki yolu var. Birincisi FastText in komut satırı çalıştırılabilir programını kullanarak. İkinci yolu FastText i python kütüphanesi olarak yükleyerek.

İlkinden başlıyalım. FastText programının kullanım parametrelerine bakalım

Bu seçeneklerden  tahmin için "predict" yada "predict-prob" sçeneğini kullanabiliriz. aralarındaki fark ikincisinde tahmin ile birlikte tahin kesinlik ihtimalinide veriyor.  Tahmin yapılmasını istediğiniz metinleri her biri bir satır olacak şekilde bir metin dosyasına kaydetmemiz gerekmekdedir. Her tahmin için geçici bir metin dosyası yazdırıp FastText programıyla çalıştırmamız gerekiyor. Bu işlem için bir fonksiyon yazdık

Kullanım için test için hazırladığımız dosyayı yüklüyoruz. Burdaki gerçek sonuçları da ayırıp sorgumuz yapıyoruz sonuçlarıda gerçek sonuçlarla karşılaştırmak için sckit-learn kütüphanesinin , confusion_matrix, classification_report  fonksiyonlarını kullanıyoruz.
confusion_matrix : Karşılaştırma matrisi  tahmin edilen ile gerçek değerelri karşılaştırmanıza yarar matrisin bir ekseni gerçek değerler diğer ekseni tahmin edilen değerleri gösterir.

 her satır gerçek değerleri gösterir her sutunda tahminleri gösteriyor. Eğer modelimiz %100 başarılı olsaydı satır ve sutun indeksi aynı olan yerlerde her sını için örnek sayısı olan 5 bin dğerini göremiz gerekirdi.  Örnek vermek gerekirse ilk sınıfımız olan Şirket sınıfındaki  5 bin örnekden 4767 tanesi Doğru tahmin edilmiş. 39 tanesi  2. sınıf olan Eğitim kurumu olarak Yanlış tahmin edilmiş.
Bir güzelliğide bir birine karıştırılan sınıfların kolaylıkla görülebilmesidir.

classification_report : fonksiyonu ise  sınıf bazında recall: duyarlılık , precision: kesinlik ve bu ikisinin karışımı bir ölçüt olan f1 skorlarını hesaplayıp listler. Adıyla müsemma Sınıflandırıcı raporu düzenler

 İkinci metodumuz FastText python pakedini yüklemek. Tahmin edebilecğiniz gibi

pip install fasttext

şeklinde yapıyorsunuz. 

import fasttext
 model = fasttext.load_model('models/dbpedia_1.bin')

ile yüklüyoruz
tahmin için sorgu listemizi bir yere kaydetmemize gerek yok artık direk çağırıyoruz

model.predict(qlist)

sonuçları yine ilk örneğimizdeki gibi hesaplattırıyoruz. Aşağı yukarı aynı sonuçlara ulaşıyoruz. Toplamda  98.3 lük başarı değerine ulaşıyor modelimiz. Eğitim aşamasına geri dönüp değişik parametre ayarlarıyla daha iyi sonuçlara ulaşmaya çalışabilirsiniz. Yada ilk aşamaya dönüp Veri kümesi üzerinde değişik ön işlemeler yapıp sonuçlar üzerindeki etkisini gözlemleyebilirisiz . gerisi size kalmış

 FastText hakındaki bu seri yazımızı bitiriyoruz.  Üç yazı boyunca yaptıklarımızı github hesabımızdan paylaşıyoruz.  Kimbilir belki taş üstüne taş koyan çıkar.

Bu yazımızdaki kullanım ile ilgili kodlar,  "example"  dizininde "evaluation_with_executable" ve  "evaluation_with_python_binding" isimli ipython dosyalar olarak bulunuyor.
Veri kümesini FastText 'in kullandığı şekle çeviren kod  yine "example" dizininde "prepare_data" isminde

FastTextGUI nin kodlarına ise gui dizinin içinde ulaşabilirsiniz

Projenin github adressi ;

  https://github.com/birolkuyumcu/fasttext_gui

 Her türlü görüş ve önerilerinizi bekleriz.

FastText ile hızlı metin sınıflandırma - 2

Metin sınıflandırma için öncelikle bir veri seti bulmamız gerekiyor biz bu yazımız için dbpedia veri kümesini kullanacağız. Sizde uygulama istiyorsanız aşağıdaki linkden indirebilirsiniz

 download : https://github.com/le-scientifique/torchDatasets/raw/master/dbpedia_csv.tar.gz

Veri Kümesinin açıklamasını okuyoruz.

...
The DBpedia ontology classification dataset is constructed by picking 14 non-overlapping classes from DBpedia 2014. They are listed in classes.txt. From each of thse 14 ontology classes, we randomly choose 40,000 training samples and 5,000 testing samples. Therefore, the total size of the training dataset is 560,000 and testing dataset 70,000.
...

Yani DBpedia 2014 den çekilmiş  14 değişik sınıfa ait yazılar başlık + içerik olarak toplanmış.  Her sınıf için eğitimde 40 bin  test veri seti için 5 bin örnek kaydedilmiş. DBpedia  wikipedia da üretilmiş içeriklerin yapısal bir şekilde derlenip torpalanmış halidir diyelim. DBpedia hakkında daha fazla bilgi için sitesine gidebilirsiniz. Belkide size lazım olan veri kümesini bu şekilde temin edebilirsiniz...


Açıklamanın tamamını veri kümesini indirip açtığınızda "readme" belgesinden okuyabilirsiniz

veri kümemiz sıkıştırılmış dosya olarak geliyor bulunduğumuz dizine açınca  "dbpedia_csv" isimli bir dizine açılıyor

Sınıf isimlerimizi okuyoruz

Şirket , eğitim kurumu, vs diye başlayan 14 başlık var. Başlıkları ayrı yazmışlar çünkü veri kümelerinde  yani "dbpedia_csv/train.csv" ve "dbpedia_csv/test.csv" de sınıf isimleri 1 den başlayan sayı olarak yazılmış

FastText eğitim için veri kümesinin bir metin dosyası halinde verilmesini istiyor. İstediği Format ise  her satırda bir veri birimi  başta  "__label__" a hangi sınıf sa onu yazıyoruz sonrasında boşluk ve  virgül  ile ayrıp satırın devamında  o sınıfa ait bir metin yazıyoruz.  Bizim metin kısmı başlık ve açıklamda olarak iki parçalı geldiğinden birleştiriyoruz.  Etiket olarak yukarıda okuduğumuz sınıf isimlerini kullanıyoruz. Metin verisinde yaptığımız tek işlem ise küçük harfe çevirmek. Veriler sıralı şekilde verilmiş, bizde karışmadan aynı şekilde FastTextin istediği formata çevirip yazıyoruz

aynı işlemi test verisi içinde yapıyoruz.

Evet artık 'dbpedia.train' ve 'dbpedia.test' diye 2 dosyamız oldu içine bakıyoruz

Bu aşamadan sonra sıra geliyor FastText'e.  İki şekilde kullanmak mümkün FastText'i derleyip komut satırından çağırmak , yada Python paketi olarak kurup onu kullanmak. FastText ilk çıktığında python paketi yoktu ve bizde bu eğitim işinde parametere ayarlarını kolay yapabilmek için bir GUI yazdık. Ve halende kullanıyoruz. Fakat malesef kod python2 de kaldı python3 e taşımaya fırsat ve gerek bulamadık daha kullanmak için python2 , pyside , pygal, paketleri gerekiyor. 
Görünümü şu şekilde ;

FastText i kullandığından kelime vektörü  hesabı içinde kullanılabilir elbette ama bizim şu anki önreğimiz metin sınıflandırma olduğundan command kısmında "supervised" seçeneğine ayarlıyoruz. TextFile kısmına eğitim veri kümemiz için hazırladığımız dosyayı seçiyoruz.   
Model File kısmında Eğitim sonrası eğitilen modelin ismini belirliyorsunuz. 
Sağ üstteki Play tuşu ile eğitimi başlatabiliyorsunuz. En sağdaki Dur işaretide durdurmak için
Altta Learning Rate  ile başlangıç öğrenme hızını belirliyorsunuz
Epoch Diğer makina öğrenme metodlarından bildiğiniz gibi eğitim kaç adım yapılacağı
En az kaç defa geçen kelimenin alınacağı, karekter ngramlarında hangi aralığın kullanılacağı, kelime ngramı kaçlık kullanılacağı vs gibi pek çok seçenek var. Ayarlı seçenekler ile başlayıp denemeler yapmak gerekiyor.

Eğitim bitince eğitim veri kümesinin ismi aynı uzantısı .test olan bir dosya varsa eğitilmiş model ile bu test dosyası çalıştırılıp sonuçda veriyor

Resimden de göreceğiniz üzere

• precision: kesinlik    0.983
• recall: duyarlılık   0.983

değerlerine ulaşttık ki gayet güzel sonuçlar

Eğitim sonunda  Loss  değerinin düşüşünüde grafik olarak alabiliyorsunuz.

Eğitim sonucunda uzantısı bizim belirlediğimiz isimde
uzantısı .bin  olarak model dosyası
uzantısı .vec  olarak kelime vektörelrinin tutulduğu dosya oluşturulur
FastTextGUI de bunlara ilaveten
uzantısı .log olan eğitim serencamını tutan dosya
uzantısı .svg olan  loss düşüş grafiğinin dosyasını oluşturur.


Eğittiğimiz modeli kullanmak için sadce uzantısı .bin olan dosya yeterli olmaktadır.

Eğittiğimiz modelin kullanımını bir sonraki yazımıza bırakıyoruz.  Yazı dizimiz bittiğinde bütün kodlar yayınlanacaktır.

Her türlü görüş ve önerilerinizi bekleriz.

FastText ile hızlı metin sınıflandırma - 1

 

 

 Girizgah :

Önce bu konuya nerden girdik ondan bahsetmek istiyorum. Blogda duyuru şeklinde yazmamış olsamda Linkedin hesabımdan beni takip edenler biliyor ki artık bir dökümcü değilim. 2016 yılı Temmuz ayın dan beri Sefamerve.com un ArGe kısmında çalışmaktayız. Bu yılın başından beride bölümümüz ArGe merkezi statüsüne kavuştu. "Bir dökümcü ve bir simitçiyle"  başlayan macera bizi nerelere götürecek ? Kısmetimizde ne tür vavlar çizmek var göreceğiz bakalım...

2017 yılında metin sınıflandırma ile ilgili bir ihtiyacımız oldu. Bu konu daha öncesinda tecrübemizin olmadığı bir alandı.  Hızlıca bu problemi nası çözeriz diye araştırır ken FastText'e ulaştık. Çokda beğendik. O zamanlar sadece komut satırından program olarak çalışan hali yayınlanmıştı. Kullanımını kolaylaştırmak için üzerine çala kalem bir GUI yazdık ve kendi işlerimizde kullandık.

FastText i kullanarak makale çalışmasıda yaptık. Deniz Kılınç hocamızın yayınladığı TTC-3600 veri seti üzerinde bir uygulama yaptık. Bu konuda Deniz hocamızın zaten öncesinde yaptığı çalışmalarda vardı. Makalede ismi geçmiyor olsada emekleri büyüktür, teşekkür ederiz. Bu makaleyi biz Japonyada Tokushima üniversitesinde düzenlenen NLPIR 2019 konferansına yolladık ve kabul aldık. Yakın zamanda da makalemiz  ACM (Association for Computing Machinery) Digital Library altında  yayınlandı.

"An automated new approach in fast text classification (fastText): A case study for Turkish text classification without pre-processing"

FastText:

Uzunca girizgahdan sonra esas konumuza dönüyoruz.  Elimizde pek çok Yapay Öğrenme  - Makine Öğrenmesi - algoritması var. Fakat Bu metodların hepsi sayılar üzerinde çalışıyor. Doğal Dil İşleme üzerinde ki ana problem de burda başlıyor. Metin verisini nasıl sayısallaştırabiliriz ?  Kelime bazlı, harf bazlı yada bunların gurupları -ngram-  şeklinde yaklaşımlar olmuştur.  Kategorik dönüşüm şeklinde ilk akla sistemdir. Kelime sayısının çok büyük olmasıyla devasa vektör uzunluklarıyla sonuçlanabilir.

Sonra Kelime vektörü - word2vec - denen bir kavram çıkmış ortaya.  Her kelime için sabit uzunlukta bir vektör kullanmak. "Birlikte geçen kelimeler anlamca yakındır" var sayımından yola çıkılıyor.  Başlangıçda aynı yapay sinir ağlarındaki gibi kelimeler için rastgele seçilmiş vektör değerleri atanıyor. Devasa derlem - corpus - kullanarak danışmansız şekilde - unsupervised - her kelime için birlikte geçtiği kelimelere göre bu vektörler güncelleniyor. Bu öğrenme sürecinin iki ana şekli var. CBOW ve skipgram 

bu iki yapının şematik gösterimi şöyle

cbow da  hedef kelime vektörüne  o kelimenin etrafında geçen kelimelerin vektörlerinin toplamıyla ulaşılmaya çalışıyor ve bu hedef doğrultusunda vektörler güncelleniyor
skipgramda ise tersine hedef kelimeyle birlikte geçebilecek kelime yada kelime ngramlarına ulaşılmaya çalışıyor ve bu hedef doğrultusunda vektörler güncelleniyor


Bir rivayete göre cbow daha hızlı eğitilir ve  sık geçen kelimeleri daha iyi temsil eden vektörlere ulaşabilir. Skipgram  eğitim veriniz az da olsa iyi çalışır, nadir geçen kelimeleri bile yeterince iyi temsil edebilecek vektörlere ulaşabilir.

Eğitim sonucunda vektör uzayında benzer anlamlara gelen kelimeler yakın yerlerde kümelendiği gibi
kelime vektörleri uzayında yapılan işlemler de anlammı sonuçlar verebilmektedir. Meşhur örnekler

Erkek kelimesinin vektöründen Kral keliimesinin vektörünü çıkarıp Kadın kelimesini ilave edine ulaştığımız vektörel değer Kraliçe kelimesinin vektörel kaşılığına ulaşıyor

yada ülkeler ve başkentleri arasında  böyle bir vektörel ilişki görülebiliyor. 

Kelimelerin bu tür anlamsal bağ  içeren vektörel dönüşümleri elbette doğal dil işleme için elbette çok önemlidir.

Word2vect metodu  2013 yılında googleda  Mikolov un liderlik ettiği bir gurup tarafından yapılmıştır. Sonrasında Mikolov  Facebook a geçmiş ve FastText bir anlamda bu metodun daha gelişkin halidir.
Temel üstünlüğü kelimeleri  harf engramları olarakda görebilmesinden gelmektedir. Halen geliştirilmeye devam edilmektedir. FastText in detayları için aşağıdaki makaleleri incelemenizi tavsiye ederiz.

• Enriching Word Vectors with Subword Information 
• Bag of Tricks for Efficient Text Classification 
• FastText.zip: Compressing text classification models 

Epeyde teoriden bahsetmişiz gelelim pratiğe.  FastText in "supervised" kısmıyla çok başarılı Metin sınıflandırma işleri yapabiliyorsunuz.  Hemde küçük harfe dönüştürmek dışında hiç bir ön işlem yapmadan mümkün oluyor. GPU istemiyor. GPU nuz olsa bile RNN bazlı sistemlere göre çok çok çok daha hızlı eğitiliyor.

Bu yazıy burada noktalayalım bir sonraki yazımızda örnek  uygulama yapacağız. Her türlü görüş ve önerilerinizi bekleriz.

Sahibinden Üçkağıtçı Proje

- Abi biz sizi takip ediyoruz, bizim bir projemiz var ortaklaşa yapalım diye rahatsız ediyoruz

- Yapalım tabi kardeş, Nedir projeniz

- Abi projemiz "Görüntü işleme bazlı Yapay Zekalı !  Bahçe rekolte tahmini"

- Yani ne bekliyorsunuz kafanızda ne var ?

- Abi Şimdi malum artık her cepte telefon var. Cep telefonundan Ağaçların fotoğraflarını çekecekler. Bu fotoğraflara göre bizim uygulama bu bahçeden şu kadar ürün çıkar diye tahmin yapacak. Nasıl süper fikir ama değilmi abi ?

- Dabi Dabi süper fikirmiş. Peki kardeş bu fotoğrafların çekimlerini nasıl standartlaştıracaksınız.

- Ne  standardı abi öyle şey mi olur. Alacak vatandaşın biri çekecek. Sistem artık kendisi eline ne gelirse oradan karar verecek.

- Peki proje esas sahibi kim  ?

- Abi büyük şirketler varmış bahçeleri toptan alıyorlarmış, Bizim bir arkadaşın "pek bir yakın tandığı !"  böyle bir şirketlerde çalışıyormuş.  O diyor "yapın projeyi paraya para demezsiniz."

- Anladım baştan size para verecek kişi de yok yani

- Evet abi de ne olacak sanki sen yazarsın görüntü işlemeli ve YZ lı kısımları bizde üzerine bir GUI patlatırız. Oldu bitti işte.

- Peki kardeş verileri nereden alacaksınız. ?

- Yine bizim bir arkadaşın  "pek bir yakın tandığı !" nın tanıdığı bahçe sahipleri varmış. Oralardan çekeriz abi

- Kardeş benim anladığım aslında elinizde para yok , veri de yok, verinin düzgünce çekilebileceği imkanda yok ve  hazır müşteride yok.

- Proje var ya işte abi, sen varsın, biz varız

- Dabi canım, ama unuttun sen  ben yazmış olayım  arkadaşın "pek bir yakın tandığı !" da var

- Sen işleri niye böyle yokuşa sürüyorsun abi, biraz olumlu baksana

- Senin bakdığın gibi kolay bir problem değil bu. Şak diye çözüm bekleyemezsin. Helde giriş verisinin standart bir yapısı olmadığında. Aynı ağacı çok değişik şekillerde çekebilirsin mesela bundan düzgün bir sonuç çıkarabilmek pek mümkün olmaz.

- Ya abi ya okuyoruz hep;

Doktordan daha iyi  teşhis koyan,
İnsandan daha iyi resim tanıyan
İnsandan daha iyi ses tanıyan,
...

çalışmalar var yalan mı bunlar

- Yalan değilde sana aktarıldığı gibi abartılı da değil

- Bir orta yol bulalım abi

- Bak güzel kardeşim tamam anladım ki anlatamayacağım vaz geçiyorum. Sana çok kestirme  bir çözüm sunacağım

- Dinliyorum abi

- Geçmiş yılların hasılatlarını alabilirmisin ?

- Alırız tabi abi

- Şimdi sen bir Cep telefonu uygulaması yapıyorsun

- Evet

- Bu uygulamada ağaç fotoğraflarını çekecekler

- Geçmiş yılların hasılatlarından ve ağaç sayısından  ağaç başına yıllık hasılat miktarlarını gösteren bir zaman serisi oluşturacaksın

- Evet abi

- Sonra bu bu serinin ortalamasını ve standart sapmasını bulacaksın

- Eee abi

- Formülü yazıyorum bak yaz bir kenara

Hasılat  =  Ortalama_Hasılat  +  Random()  * Hasılat_Standart_Sapması

Uygulamada her ağaç fotoğraf geldikçe  bu formülle bir hasılat miktarı hesaplar ve sonuda da hepsini toplarsın bi zahmet.

- Eee abi Görüntü işleme ve yapay zeka neresinde bunun

- Elbette reklamında kardeş

- Süpermiş abi ben hemen çalışmalara ! başlayayım.  Peki sen ne isteyeceksin proje için abi

- Ben bir şey istemiyorum  al sana SAHİBİNDEN ÜÇ KAĞITÇI PROJE hayrını gör.

- Abi peki ucundan kıyısından  Yapay Zeka felan da sokuştursak iyi olurdu

- Şimdi böyle başlayında İlla soran olursa, sonra resimleri az meyveli çok meyveli diye etiketlersen rastgele sayıyı ona göre ayarlarız.

- Süper olur abi biz bununla hemide Innovasyon ödülü  bilem alırız

- Alırsınız elbette neyiniz eksik...