Иногда возникает необходимость провести анализ большого количества текстовых данных, не имея представления о содержании текстов. В таком случае можно попытаться разбить тексты на кластеры, и сгенерировать описание каждого кластера. Таким образом можно в первом приближении сделать выводы о содержании текстов.
Тестовые данные
В качестве тестовых данных был взят фрагмент новостного датасета от РИА, из которого в обработке участвовали только заголовки новостей.
Получение эмбеддингов
Для векторизации текста использовалась модель LaBSE от @cointegrated. Модель доступна на huggingface.
Код векторизации
import numpy as np
import torch
from transformers import AutoTokenizer, AutoModel
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("cointegrated/LaBSE-en-ru")
model = AutoModel.from_pretrained("cointegrated/LaBSE-en-ru")
sentenses = ['мама мыла раму']
embeddings_list = []
for s in sentences:
encoded_input = tokenizer(s, padding=True, truncation=True, max_length=64, return_tensors='pt')
with torch.no_grad():
model_output = model(**encoded_input)
embedding = model_output.pooler_output
embeddings_list.append((embedding)[0].numpy())
embeddings = np.asarray(embeddings_list)
Кластеризация
В качестве алгоритма для кластеризации был выбран алгоритм k-means. Выбран он для наглядности, часто приходится поиграться с данными и алгоритмами для получения адекватных кластеров.
Для нахождения оптимального количества кластеров будем использовать функцию, реализующую "правило локтя":
Функция поиска оптимального количества кластеров:
from sklearn.cluster import KMeans
from sklearn.linear_model import LinearRegression
from sklearn.metrics import mean_squared_error
from sklearn.metrics.pairwise import cosine_similarity
def determine_k(embeddings):
k_min = 10
clusters = [x for x in range(2, k_min * 11)]
metrics = []
for i in clusters:
metrics.append((KMeans(n_clusters=i).fit(embeddings)).inertia_)
k = elbow(k_min, clusters, metrics)
return k
def elbow(k_min, clusters, metrics):
score = []
for i in range(k_min, clusters[-3]):
y1 = np.array(metrics)[:i + 1]
y2 = np.array(metrics)[i:]
df1 = pd.DataFrame({'x': clusters[:i + 1], 'y': y1})
df2 = pd.DataFrame({'x': clusters[i:], 'y': y2})
reg1 = LinearRegression().fit(np.asarray(df1.x).reshape(-1, 1), df1.y)
reg2 = LinearRegression().fit(np.asarray(df2.x).reshape(-1, 1), df2.y)
y1_pred = reg1.predict(np.asarray(df1.x).reshape(-1, 1))
y2_pred = reg2.predict(np.asarray(df2.x).reshape(-1, 1))
score.append(mean_squared_error(y1, y1_pred) + mean_squared_error(y2, y2_pred))
return np.argmin(score) + k_min
k = determine_k(embeddings)
Выделение информации о полученных кластерах
После кластеризации текстов берем для каждого кластера по несколько текстов, расположенных максимально близко от центра кластера.
Функция поиска близких к центру кластера текстов:
from sklearn.metrics.pairwise import euclidean_distances
kmeans = KMeans(n_clusters = k_opt, random_state = 42).fit(embeddings)
kmeans_labels = kmeans.labels_
data = pd.DataFrame()
data['text'] = sentences
data['label'] = kmeans_labels
data['embedding'] = list(embeddings)
kmeans_centers = kmeans.cluster_centers_
top_texts_list = []
for i in range (0, k_opt):
cluster = data[data['label'] == i]
embeddings = list(cluster['embedding'])
texts = list(cluster['text'])
distances = [euclidean_distances(kmeans_centers[0].reshape(1, -1), e.reshape(1, -1))[0][0] for e in embeddings]
scores = list(zip(texts, distances))
top_3 = sorted(scores, key=lambda x: x[1])[:3]
top_texts = list(zip(*top_3))[0]
top_texts_list.append(top_texts)
Саммаризация центральных текстов
Полученные центральные тексты можно попробовать слепить в общее описание кластера с помощью модели для саммаризации текста. Я использовал для этого модель ruT5 за авторством @cointegrated. Модель доступна на huggingface.
Код саммаризации:
from transformers import T5ForConditionalGeneration, T5Tokenizer
MODEL_NAME = 'cointegrated/rut5-base-absum'
model = T5ForConditionalGeneration.from_pretrained(MODEL_NAME)
tokenizer = T5Tokenizer.from_pretrained(MODEL_NAME)
def summarize(
text, n_words=None, compression=None,
max_length=1000, num_beams=3, do_sample=False, repetition_penalty=10.0,
**kwargs
):
"""
Summarize the text
The following parameters are mutually exclusive:
- n_words (int) is an approximate number of words to generate.
- compression (float) is an approximate length ratio of summary and original text.
"""
if n_words:
text = '[{}] '.format(n_words) + text
elif compression:
text = '[{0:.1g}] '.format(compression) + text
# x = tokenizer(text, return_tensors='pt', padding=True).to(model.device)
x = tokenizer(text, return_tensors='pt', padding=True)
with torch.inference_mode():
out = model.generate(
**x,
max_length=max_length, num_beams=num_beams,
do_sample=do_sample, repetition_penalty=repetition_penalty,
**kwargs
)
return tokenizer.decode(out[0], skip_special_tokens=True)
summ_list = []
for top in top_texts_list:
summ_list.append(summarize(' '.join(list(top))))
Заключение
Представленный подход работает не на всех доменах - новости тут приятное исключение, и тексты такого типа разделяются достаточно хорошо и обычными методами. А вот с условным твиттером придется повозиться - обилие грамматических ошибок, жаргона, и отсутствие пунктуации могут стать кошмаром для любого аналитика. Замечания исправления и дополнения приветствуются!
Ссылки
С ноутбуком можно поиграться в колабе, ссылка в репозитории на гитхаб.
cointegrated
А есть примеры конкретных кластеров и их саммари? Любопытно посмотреть)
kitaisky Автор
В ноутбуке в колабе по ссылке на гитхаб. Там конечно саммари такое себе - часто получается склейка новостей, и выглядит диковато)