主要内容

使用深度学习对文本数据进行分类

此示例使用：

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此示例显示如何使用深度学习长期短期内存（LSTM）网络对文本数据进行分类。

文本数据自然是连续的。一条文本是一系列单词，这可能会在它们之间具有依赖性。要学习和使用长期依赖性来对序列数据进行分类，请使用LSTM神经网络。LSTM网络是一种复发性神经网络（RNN），可以学习序列数据的时间步长之间的长期依赖性。

要向LSTM网络输入文本，首先将文本数据转换为数字序列。可以使用将文档映射到数字索引序列的单词编码来实现这一点。为了更好的结果，还包括一个词嵌入层在网络中。单词嵌入将词汇表中的单词映射为数字向量而不是标量索引。这些嵌入捕获单词的语义细节，因此具有相似含义的单词有相似的向量。它们还通过向量运算建立单词之间的关系模型。例如，关系"罗马之于意大利巴黎是法国是由等式意大利来描述的- - - - - -罗马+巴黎=法国。

在此示例中培训和使用LSTM网络有四个步骤：

  • 导入并预处理数据。

  • 使用单词编码将单词转换为数字序列。

  • 使用单词嵌入层创建和培训LSTM网络。

  • 使用培训的LSTM网络对新的文本数据进行分类。

导入数据

导入工厂报表数据。该数据包含有标签的工厂事件的文本描述。若要将文本数据导入为字符串，请指定文本类型'细绳'．

文件名=“factoryReports.csv”；data = readtable(文件名,'texttype'，'细绳'）;头（数据）
ANS =.8×5表类别描述紧急解决成本  _____________________________________________________________________ ____________________ ________ ____________________ _____ " 项目是偶尔陷入扫描仪卷。”“机械故障”、“中等”、“重新调整机器”、“组装器的活塞发出响亮的咔嗒咔嗒和砰砰的声音。”“机械故障”“中等”“调整机器”“启动工厂时电源被切断”“电子故障”“高”“完全更换”“16200”“组装器内电容器烧毁”“电子故障”“高”“更换元件”“352”“混频器跳闸保险丝。”“电子故障”“低”“列入观察名单”“55”施工剂中爆管正在喷洒冷却剂。"泄漏" "高" "更换部件" 371 "混合器内保险丝熔断"“电子故障”“低”“更换部件”“东西不断从传送带上掉下来。”“机械故障”“低”“重新调整机

此示例的目标是通过标签对事件进行分类类别列。要将数据划分为类，请将这些标签转换为分类。

data.category =分类（data.category）;

使用直方图查看数据中类的分发。

图表直方图（数据.Category）;Xlabel（“班级”) ylabel (“频率”） 标题（“类分配”）

下一步是将其分区成用于培训和验证。将数据分区为训练分区和一个用于验证和测试的备用分区。将持续百分比指定为20％。

本量利= cvpartition(数据。类别,“坚持”, 0.2);dataTrain =数据(训练(cvp):);dataValidation =数据(测试(cvp):);

从分区表中提取文本数据和标签。

textdataTrain = datatrain.description;textdatavalidation = datavalidation.description;YTrain = DataTrain.Category;yvalidation = datavalidation.category;

要检查是否正确导入了数据，请使用单词云可视化训练文本数据。

图wordcloud (textDataTrain);标题(“训练数据”）

预处理文本数据

创建一个用于标记和预处理文本数据的函数。这个函数PreprocessText.，在示例的末尾列出，执行以下步骤：

  1. 使用授权文本tokenizedDocument．

  2. 将文本转换为小写使用降低．

  3. 用erasePunctuation．

对训练数据和验证数据进行预处理PreprocessText.功能。

documentsTrain = preprocessText (textDataTrain);documentsValidation = preprocessText (textDataValidation);

查看前几个预处理的培训文件。

documentsTrain (1:5)
ans = 5×1 tokenizedDocument: 9令牌:项目中偶尔陷入扫描仪线轴10令牌:大声作响,声音来自汇编活塞10令牌:削减能力,启动植物5令牌:油炸电容器在汇编程序4令牌:搅拌机绊倒保险丝

将文档转换为序列

要将文档输入到LSTM网络中，使用单词编码将文档转换为数字索引序列。

要创建单词编码，请使用wordEncoding功能。

enc = wordencoding（documentstrain）;

下一个转换步骤是填充和截断文档，以便它们都是相同的长度。这trainingOptions功能为自动提供填充和截断输入序列的选项。但是，这些选项对单词载体的序列不太适合。相反，手动填充并截断序列。如果你left-pad并对词向量序列进行截断，可以提高训练效果。

要填充并截断文档，请首先选择目标长度，然后截断的文档比其更短，左侧键盘文档截断。为获得最佳结果，目标长度应在不丢弃大量数据的情况下短暂。要找到合适的目标长度，请查看培训文档长度的直方图。

documentLengths = doclength (documentsTrain);图直方图(documentLengths)标题(“文档长度”)包含(“长度”) ylabel (“文件数量”）

大多数培训文件的代币少于10个。使用这个作为截断和填充的目标长度。

将文档转换为使用数字索引的序列doc2sequence.．要截断或左填充长度为10的序列，请设置“长度”选择10。

sequenceLength = 10;XTrain = doc2sequence (enc documentsTrain,“长度”，sequencelength）;XTrain（1：5）
ANS =.5×1单元阵列{1×10 double} {1×10 double} {1×10 double} {1×10 double} {1×10 double}

使用相同的选项将验证文档转换为序列。

XValidation = doc2sequence (enc documentsValidation,“长度”，sequencelength）;

建立和培训LSTM网络

定义LSTM网络架构。要将序列数据输入到网络中，需要包含一个序列输入层，并设置输入大小为1。接下来，包括一个维度为50的单词嵌入层和与单词编码相同的单词数量。接下来，包括一个LSTM层，并设置隐藏单元的数量为80。若要将LSTM层用于序列到标签的分类问题，请将输出模式设置为“最后一次”．最后，将具有与类数量，Softmax层和分类层的数量相同的完全连接的图层。

输入= 1;embeddingDimension = 50;numhidandunits = 80;numwords = enc.numwords;numclasses = numel（类别（YTrain））;层= [．..sequenceInputLayer（InputSize）WordeMbeeddingLayer（EmbeddingDimension，NumWords）LSTMLAYER（numhidendunits，'OutputMode'，“最后一次”)软连接层(numClasses)
层x1 = 6层阵列层:1“1维2序列输入序列输入”字嵌入层字嵌入层和50个维度和423个独特的单词3”LSTM LSTM 80隐藏单位4”完全连接4完全连接层5”Softmax Softmax 6”crossentropyex分类输出

指定培训选项

指定培训选项:

  • 用亚当求解器训练。

  • 指定迷你批量大小为16。

  • 每个纪元都洗牌数据。

  • 通过设置。监控培训进度“阴谋”选项“训练进步”．

  • 属性指定验证数据“ValidationData”选择。

  • 通过设置抑制verbose输出'verbose'选项错误的．

默认情况下，Trainnetwork.如果GPU可用，则使用GPU。否则，使用CPU。要手动指定执行环境，请使用“ExecutionEnvironment”的名称-值对参数trainingOptions．在CPU上进行训练所花费的时间要比在GPU上花费的时间长得多。使用GPU的培训需要并行计算工具箱™和支持的GPU设备。金宝app有关支持的设备的信息，请参见金宝appGPU通金宝app过发布支持(并行计算工具箱)．

选择= trainingOptions (“亚当”，．..'minibatchsize'16，．..'gradientthreshold'2，．..'洗牌'，“every-epoch”，．..“ValidationData”{XValidation, YValidation},．..“阴谋”，“训练进步”，．..'verbose'、假);

训练LSTM网络使用Trainnetwork.功能。

网= trainNetwork (XTrain、YTrain层,选择);

使用新数据进行预测

对三个新报告的事件类型进行分类。创建包含新报告的字符串数组。

reportsNew = [．..“冷却剂在分拣机下面汇集。”“分类器在启动时烧断保险丝。”“从组装器里传出很响的咔哒声。”]；

使用预处理步骤作为培训文档预处理文本数据。

documentnew = preprocesstext（eportsnew）;

使用文本数据将文本数据转换为序列doc2sequence.使用与创建培训序列相同的选项。

XNew = doc2sequence (enc documentsNew,“长度”，sequencelength）;

用训练好的LSTM网络对新的序列进行分类。

XNew labelsNew =分类(净)
LabelsNew =.3×1分类泄漏电子故障机械故障

预处理功能

这个函数PreprocessText.执行以下步骤:

  1. 使用授权文本tokenizedDocument．

  2. 将文本转换为小写使用降低．

  3. 用erasePunctuation．

函数文档= preprocesstext（textdata）％标记文本。文档= tokenizeddocument（textdata）;%转换为小写。文件=低(文件);%擦掉标点符号。文件=侵蚀（文件）;结尾

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