word2vec是一个将单词转换成向量形式的工具。可以把对文本内容的处理简化为向量空间中的向量运算，计算出向量空间上的相似度，来表示文本语义上的相似度。

一、理论概述

1.词向量是什么

自然语言理解的问题要转化为机器学习的问题，第一步肯定是要找一种方法把这些符号数学化。

　　NLP 中最直观，也是到目前为止最常用的词表示方法是 One-hot Representation，这种方法把每个词表示为一个很长的向量。这个向量的维度是词表大小，其中绝大多数元素为 0，只有一个维度的值为 1，这个维度就代表了当前的词。

　　举个栗子，

　　“话筒”表示为 [0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ...]

　　“麦克”表示为 [0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 ...]

　　每个词都是茫茫 0 海中的一个 1。

　　这种 One-hot Representation 如果采用稀疏方式存储，会是非常的简洁：也就是给每个词分配一个数字 ID。比如刚才的例子中，话筒记为 3，麦克记为 8（假设从 0 开始记）。如果要编程实现的话，用 Hash 表给每个词分配一个编号就可以了。这么简洁的表示方法配合上最大熵、SVM、CRF 等等算法已经很好地完成了 NLP 领域的各种主流任务。

　　当然这种表示方法也存在一个重要的问题就是“词汇鸿沟”现象：任意两个词之间都是孤立的。光从这两个向量中看不出两个词是否有关系，哪怕是话筒和麦克这样的同义词也不能幸免于难。

　　Deep Learning 中一般用到的词向量并不是刚才提到的用 One-hot Representation 表示的那种很长很长的词向量，而是用 Distributed Representation（不知道这个应该怎么翻译，因为还存在一种叫“Distributional Representation”(类似，LDA中用topic表示词语的词向量的表示方法）表示的一种低维实数向量。这种向量一般是这个样子：[0.792, −0.177, −0.107, 0.109, −0.542, ...]。维度以 50 维和 100 维比较常见。

2.词向量的来历

Distributed representation 最早是 Hinton 在 1986 年的论文《Learning distributed representations of concepts》中提出的。虽然这篇文章没有说要将词做 Distributed representation但至少这种先进的思想在那个时候就在人们的心中埋下了火种，到 2000 年之后开始逐渐被人重视。

3. 词向量的训练

　　要介绍词向量是怎么训练得到的，就不得不提到语言模型。到目前为止我了解到的所有训练方法都是在训练语言模型的同时，顺便得到词向量的。

　　这也比较容易理解，要从一段无标注的自然文本中学习出一些东西，无非就是统计出词频、词的共现、词的搭配之类的信息。而要从自然文本中统计并建立一个语言模型，无疑是要求最为精确的一个任务（也不排除以后有人创造出更好更有用的方法）。既然构建语言模型这一任务要求这么高，其中必然也需要对语言进行更精细的统计和分析，同时也会需要更好的模型，更大的数据来支撑。目前最好的词向量都来自于此，也就不难理解了。

　　　　词向量的训练最经典的有 3 个工作，C&W 2008、M&H 2008、Mikolov 2010。当然在说这些工作之前，不得不介绍一下这一系列中 Bengio 的经典之作

4. 词向量的评价

 

词向量的评价大体上可以分成两种方式，第一种是把词向量融入现有系统中，看对系统性能的提升；第二种是直接从语言学的角度对词向量进行分析，如相似度、语义偏移等。

 

4.1 提升现有系统

　　词向量的用法最常见的有两种：

　　1. 直接用于神经网络模型的输入层。如 C&W 的 SENNA 系统中，将训练好的词向量作为输入，用前馈网络和卷积网络完成了词性标注、语义角色标注等一系列任务。再如 Socher 将词向量作为输入，用递归神经网络完成了句法分析、情感分析等多项任务。

2. 作为辅助特征扩充现有模型。如 Turian 将词向量作为额外的特征加入到接近 state of the art 的方法中，进一步提高了命名实体识别和短语识别的效果。

4.2 语言学评价

　　还有一个有意思的分析是 Mikolov 在 2013 年刚刚发表的一项发现。他发现两个词向量之间的关系，可以直接从这两个向量的差里体现出来。向量的差就是数学上的定义，直接逐位相减。比如 C(king)−C(queen)≈C(man)−C(woman)。更强大的是，与 C(king)−C(man)+C(woman) 最接近的向量就是 C(queen)。

　　为了分析词向量的这个特点， Mikolov 使用类比（analogy）的方式来评测。如已知 a 之于 b 犹如 c 之于 d。现在给出 a、b、c，看 C(a)−C(b)+C(c) 最接近的词是否是 d。

　　在文章 Mikolov 对比了词法关系（名词单复数 good-better:rough-rougher、动词第三人称单数、形容词比较级最高级等）和语义关系（clothing-shirt:dish-bowl）

 

这些实验结果中最容易理解的是：语料越大，词向量就越好。其它的实验由于缺乏严格控制条件进行对比，谈不上哪个更好哪个更差。不过这里的两个语言学分析都非常有意思，尤其是向量之间存在这种线性平移的关系，可能会是词向量发展的一个突破口。

                                       

关于Deep Lerning In Nlp的一些相关论文，《Deep Learning in NLP （一）词向量和语言模型》（http://licstar.net/archives/328）这篇博客总结的非常的好。以上内容大多数都是截取原博客内容。