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逻辑回归与文本分类

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在那些遥远的书页中写道,动物可以分为:

a. 属于皇帝的 h. 被包括在本分类中的

b. 涂香料保存的 i. 像疯子一样躁动的

c. 驯服的 j. 数不清的

d. 乳猪 k. 用极细骆驼毛笔画的

e. 美人鱼 l. 其他

f. 传说中的 m. 刚刚打破花瓶的

g. 走失的狗 n. 从远处看像苍蝇的

——Borges(1964)

分类位于语言处理和智能的核心。识别字母、词语或面孔,分拣邮件,为作业评分,都是把输入分配到某个类别的例子。寓言作家 Jorge Luis Borges(1964)以著名方式揭示了分类的困难:他想象一部古老的神话百科全书,把动物分成:

(a)属于皇帝的,(b)涂香料保存的,(c)驯服的,(d)乳猪,(e)美人鱼,(f)传说中的,(g)走失的狗,(h)被包括在本分类中的,(i)像疯子一样躁动的,(j)数不清的,(k)用极细骆驼毛笔画的,(l)其他,(m)刚刚打破花瓶的,(n)从远处看像苍蝇的。

幸运的是,语言处理中使用的类别比 Borges 的分类容易定义。本章介绍用于分类的逻辑回归(logistic regression)算法。贯穿全章的示例是文本分类(text categorization),即为文本或文档分配标签或类别的任务。我们还会介绍情感分析(sentiment analysis):对作者针对某个对象表达的正面或负面倾向进行分类。电影、书籍或商品评论表达作者对产品的情感,社论或政治文本则表达对某项行动或候选人的情感。从市场营销到政治学,许多领域都需要提取情感。

其他文本分类任务同样重要。垃圾邮件检测把电子邮件分入“垃圾邮件”或“非垃圾邮件”两类;语言识别判断文本使用何种语言;作者归属识别判断文本作者,与人文分析和取证分析都有关。

分类如此重要,还有一个原因:语言建模也可以视为分类。每个词都可以看作一个类别,因此,预测下一词相当于把到目前为止的上下文,分类为各个可能下一词对应的类别!这种直觉是大语言模型的基础。

本章介绍的逻辑回归分类算法本身也同样重要。首先,逻辑回归与神经网络关系密切。第 6 章将会看到,可以把神经网络视为一系列层层堆叠的逻辑回归分类器。其次,逻辑回归会引入语言模型的若干基础概念,包括 sigmoid 和 softmax 函数、logit,以及关键的梯度下降学习算法。最后,逻辑回归也是社会科学和自然科学中最重要的分析工具之一。

我们还会思考分类需要哪些特征。在情感分析中,awesome 和 love,或 awful 和 ridiculously 等词,是分类器可以利用的高信息量特征。下面是电影/餐馆评论中的样例片段:

+ ...awesome caramel sauce and sweet toasty almonds. I love this place!

...awful pizza and ridiculously overpriced...