Embedding 理解

Word Embedding

单词表示最简单的是 one-hot

但是它的缺点是

矩阵表示过于稀疏，占用空间
对相关的词语无法得知它们的含义是相近的。

Word Embedding 解决了上述两个缺点，一个 Word Embedding 直观的例子如下图所示。

每个维度表示一个特征，当然在实际任务中，每个特征可能并不会像例子中的那么明显，是网络自己学习得来的。

Word Embedding 可视化如下图所示

通过 t-SNE 算法将 300 维的词向量映射到二维，方便观察，可以看到含义相近的词语距离更近。从这里也可以看到词嵌入的直观解释，那就是在一个 300 维的空间，每个单词都被嵌入其中，就像上图三维立方体中的每个点，就代表一个单词。这也是嵌入的由来。

广义 Embedding

在人脸识别领域，一张图片通过卷积网络到一个向量的过程称为编码，这里的 encoding 和 embedding 是一个意思，可以理解为广义的 embedding。

Embedding 在 Pytorch 中实现

import torch
import torch.nn as nn# an Embedding module containing 10 tensors of size 3
embedding = nn.Embedding(10, 3)
# a batch of 2 samples of 4 indices each
input = torch.LongTensor([[1,2,4,5],[4,3,2,9]])
output = embedding(input)
print(output)

tensor([[[ 0.3373,  0.3316, -1.3433],[ 1.3109, -0.3448, -0.4087],[ 1.2792, -1.0822, -0.1846],[-0.8766,  0.5696, -0.1815]],[[ 1.2792, -1.0822, -0.1846],[-0.0850,  0.8372, -0.0310],[ 1.3109, -0.3448, -0.4087],[ 1.3273,  0.5631,  0.6411]]], grad_fn=<EmbeddingBackward0>)

nn.Embedding 输入参数

num_embeddings (int) – size of the dictionary of embeddings
embedding_dim (int) – the size of each embedding vector

相当于把一个标量映射成一个向量。

来看一下 Embedding 层的参数。

Embedding 的权重是 10*3，和输入参数 size 相同。可以理解为，共有 10 个单词，单词用 0-9 表示，分别乘以 3 个权重，得到词向量。

以 input[0][0] 也就是 1 为例，可以看到对应的权重和输出一致，即1 分别乘以三个权重得到输出。

参考

[双语字幕]吴恩达深度学习deeplearning.ai —— P163 2.1 词汇表征
李宏毅2020机器学习深度学习(完整版)国语 —— P23 Unsupervised Learning - Word Embedding