120 практических задач

Джейд Картер (2024)

В книге представлены 120 задачч из различных областей, включая анализ данных, прогнозирование, классификацию, распознавание образов и другие. В каждой задаче рассматривается использование глубокого обучения и нейронных сетей для решения, включая выбор архитектуры модели, подготовку данных, обучение и оценку результатов. Примеры кода на Python помогают читателям легко освоить материал и применить его на практике.Книга предназначена для специалистов в области данных, исследователей, студентов и всех, кто интересуется применением современных методов глубокого обучения для решения разнообразных задач в науке, технологиях и бизнесе.

24. Построение нейронной сети для выявления спама

Задача: Классификация сообщений как спам или не спам

Для построения нейронной сети для выявления спама в текстовых сообщениях можно использовать различные архитектуры, но одной из наиболее эффективных является рекуррентная нейронная сеть (RNN) или её модификации, такие как LSTM (Long Short-Term Memory) или GRU (Gated Recurrent Unit), способные учитывать последовательную природу текстовых данных. Давайте рассмотрим основные шаги и архитектуру модели для такой задачи.

Построение нейронной сети для выявления спама

1. Подготовка данных

Процесс подготовки данных включает:

— Загрузку и предобработку текстовых данных сообщений (удаление стоп-слов, лемматизация и т.д.).

— Преобразование текста в числовой формат (например, с использованием метода векторизации, такого как TF-IDF или векторизация слов Word2Vec).

— Разделение данных на обучающую и тестовую выборки.

2. Построение модели с использованием LSTM

Пример архитектуры модели на основе LSTM:

```python

import tensorflow as tf

from tensorflow.keras.models import Sequential

from tensorflow.keras.layers import LSTM, Dense, Embedding, Bidirectional, Dropout

from tensorflow.keras.preprocessing.sequence import pad_sequences

from sklearn.model_selection import train_test_split

import numpy as np

# Параметры модели и обучения

max_words = 10000 # максимальное количество слов в словаре

max_len = 100 # максимальная длина текста сообщения

embedding_dim = 100 # размерность векторов слов

lstm_units = 64 # количество нейронов в LSTM слое

# Создание модели

model = Sequential()

# Векторное представление слов (Embedding)

model.add(Embedding(max_words, embedding_dim, input_length=max_len))

# LSTM слой

model.add(LSTM(lstm_units))

# Полносвязный слой

model.add(Dense(1, activation='sigmoid'))

# Компиляция модели

model.compile(optimizer='adam', loss='binary_crossentropy', metrics=['accuracy'])

# Вывод архитектуры модели

model.summary()

```

Пояснение архитектуры и процесса:

1. Embedding слой: Embedding слой преобразует каждое слово в вектор фиксированной длины (`embedding_dim`). Этот слой позволяет модели учитывать семантические отношения между словами.

2. LSTM слой: LSTM слой обрабатывает последовательность слов, учитывая их контекст и последовательность в тексте. В данном примере использован один LSTM слой.

3. Полносвязный слой: Выходной слой с активацией `sigmoid` используется для бинарной классификации (спам или не спам).

4. Компиляция и обучение модели: Модель компилируется с оптимизатором `adam` и функцией потерь `binary_crossentropy`, которая подходит для задачи бинарной классификации.

Преимущества использования LSTM для выявления спама:

— Учёт последовательности: LSTM способны учитывать долгосрочные зависимости в тексте сообщений, что полезно для выявления спама, который часто имеет характерные последовательности или фразы.

— Работа с переменной длиной ввода: LSTM позволяют обрабатывать тексты разной длины, так как они работают с последовательностями переменной длины.

— Эффективность в обучении: LSTM обычно демонстрируют хорошие результаты на задачах обработки естественного языка (Natural Language Processing, NLP), включая классификацию текстов.

Построение нейронной сети на основе LSTM для выявления спама представляет собой эффективный подход к решению задачи классификации текстовых данных, который можно доработать и оптимизировать в зависимости от конкретных требований и характеристик доступных данных.