文本分类中的一些经验和 tricks

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最近在总结之前做的文本分类实验的一些经验和 tricks，同时也参考了网上的一些相关资料 (见文末)，其中有些 tricks 没尝试过，先在这里记下，或者日后能用上。

这里的经验和 tricks 大概可分为两部分：预处理部分和模型训练部分，下面分别介绍

预处理

  • 文本更正，主要是将文本标准化，包括繁体转简体，全角转半角，拼音纠错等

  • 文本泛化，如一个手机号码，因为有几千万的手机号码，不可能为每个手机号码设一个特征，所以最好将手机号码转化为同一个特征；另外表情符号、人名、地址、网址、命名实体等也要考虑这种泛化，泛化的程度这个视具体的任务，比如说地址可以以国家为粒度，也可以以省份为粒度

  • 规范文本为统一长度时，取所有长度的均值或者中位数，但是别取最大值；截断时根据具体任务考虑从前面阶段或从后面截断

  • 构建数据集的 vocabulary 时，需要考虑以下几个方面

    • 取前 N 个高频词或者过滤掉出现次数小于某个阈值的词
    • 根据具体任务确定是否需要去掉 stop words
    • 假如采用了预训练的词向量，要尽可能让 vocabulary 中的词语能找到对应的词向量 (这个问题也涉及到预训练的词向量和分词器的选择)

  • 词向量的选择，当数据集较小时，直接使用预训练好的词向量（如 google、facebook 开源的），且不用微调；当训练集比较大的时候，可随机初始化进行训练，也可以对预训练的词向量进行微调（微调收敛得更快，但是结果差异不大）

  • 分词时考虑以下几个方面

    • 是否需要分词，使用 char-level 的方法时不需要分词，但是在很多场景下 word-level 的效果都要比 char-level 的要好
    • 分词时可以只保留长度大于 1 的词 (会去除很多停止词)，对结果精度没什么影响，但是可以有效降低特征维度
    • 采用预训练的词向量时，要保证分词后的大部分词语能够出现在预训练的词向量表中，否则这个词语的 embedding 就相当于是随机初始化，预训练的词向量没有提供任何信息；具体方法可参考这里

  • 数据增强

    • 常见的方法有：drop (随机删掉文本)、shuffle (随机改变文本顺序)、replace (用近义词进行替换)
    • 数据增强对 word-level 的方法有一定的提升，但是对于 char-level 的方法效果不一定好，甚至会起到反作用

模型训练

  • 规则有时能解决大部分的问题，不一定要用到模型，使用时要权衡模型带来的收益和复杂性

  • 传统的机器学习方法根据其特征工程的不同可分为三大类

    • 词袋模型：将出现的词记为 1，否则记为 0，问题是维度高且稀疏性严重
    • 向量空间模型：根据文档频率、互信息、信息增益、χ² 统计量等进行了特征 (词语) 的选择，同时通过 tfidf 值为每个词赋权重；一定程度上缓解了上面提到的词袋模型维度高且稀疏性严重的问题
    • 主题模型：pLSA/LDA/HDP 等主题模型将文本表示低维实数向量，类似于深度学习中的 embedding，但是比 embedding 有更好的解释性

  • fasttext 简单、速度快，是一个非常不错的 baseline；随着问题复杂性增加可依次尝试 CNN -> RNN -> BERT

  • 对于深度学习模型，把模型变得更深更宽更复杂往往能够提升效果；但是当模型复杂到一定程度的时候，提升的效果微乎其微甚至没提升

  • rnn 类模型用双向一般会比单向要好

  • 使用 dropout (经验值为 0.5) 基本都能提升效果，使用的地方包括：embedding 层后、FC 层后

  • 训练震荡问题：增加随机采样因素尽可能使得数据分布 iid，默认 shuffle 机制能使得训练结果更稳定。如果训练模型仍然很震荡，可以考虑调整学习率 或 mini_batch_size

  • 采用预训练的 embedding 并进行 finetune 时，在最开始 embedding 的学习率设为 0，训练到效果较好时才开始 finetune embedding 层

  • 学习率的设置考虑以下几个方面

    • 经验值一般为 1、0.1、0.01、0.001, 一般从 1 开始尝试。很少见学习率大于 10 的
    • 学习率一般要随着训练进行衰减，衰减系数一般是 0.5；衰减时机可以是验证集准确率不再上升，或固定训练 N 个 epoch 后
    • 比起自定义的衰减方法，更便捷的方法是使用自适应梯度的办法，例如 adam,adadelta,rmsprop 等，这些一般使用相关论文提供的默认值即可，可以避免再费劲调节学习率
    • 对 RNN 来说，如果要处理的序列比较长，或者 RNN 层数比较多，那么 learning rate 一般小一些比较好，否则有可能出现结果不收敛，甚至 Nan 等问题。

  • 超参数的设置经验可参考 A Sensitivity Analysis of (and Practitioners' Guide to) Convolutional Neural Networks for Sentence Classification

  • 模型融合时，差异性越大，融合效果越好，具体可参这里

参考

  • 在文本分类任务中，有哪些论文中很少提及却对性能有重要影响的 tricks？
  • 知乎看山杯夺冠记
  • 用深度学习（CNN RNN Attention）解决大规模文本分类问题 - 综述和实践
  • 深度学习网络调参技巧