Mở đầu Ngày nay, số lượng các tài liệu điện tử tăng lên một cách nhanh chóng từ nhiều nguồn khác nhau, nguồn thông tin này đến từ các thư viện điện tử, thư điện tử, trang web. Việc khám phá tri thức tiềm ẩn từ kho dữ liệu văn bản là cần thiết cho việc quản lý, khai thác triệt để nguồn thông tin văn bản khổng lồ này. Các tri thức có thể là mô hình gom cụm hay phân lớp văn bản, mà ở đó mô hình phân lớp được sử dụng phổ biến trong ứng dụng như: gán nhãn tự động một bản tin, phân tích nội dung để phát hiện nhóm khủng bố, nhận dạng thư rác vì thế các nghiên cứu về khai phá dữ liệu dạng văn bản cũng được quan tâm hơn. Người dùng internet thường có thói quen tìm kiếm thông tin thông qua các bài báo, tài liệu kinh doanh, thương mại điện tử,.
Tại Việt Nam, số người dùng internet được xem là ở mức cao trên thế thời. Theo thống kê của We are social – Công ty chuyên thực hiện các thống kê và đánh giá về thông số kỹ thuật số, di động và các lĩnh vực liên quan: Trung bình 1 ngày, người Việt Nam bỏ ra 6 giờ 53 phút để duyệt web nếu xài PC và Tablet, 2 giờ 33 phút nếu xài điện thoại di động. 1 Thời gian trung bình sử dụng internet trong 1 ngày của người Việt Nam (Nguồn: We are social) Nhìn chung, hoạt động thực hiện thường xuyên nhất trên Internet của người dùng là thu thập thông tin, như đọc tin tức hay sử dụng các trang web tìm kiếm. Hơn 90% số lượng người sử dụng Internet đã sử dụng những trang web tìm kiếm, e 5 khoảng một nửa trong số họ thậm chí sử dụng hàng ngày.
Internet cũng được sử dụng để nghiên cứu cho việc học hay cho công việc bởi một nửa số người sử dụng Internet 1 lần 1 tuần hay thường xuyên hơn. Với các trang web và ứng dụng tương tác trực tuyến mới, người sử dụng không chỉ có cơ hội tìm được thông tin mà cũng đóng góp phần nội dung của riêng họ. Thương mại điện tử hiện nay, số lượng truy cập đạt mức tăng trưởng đáng kể. Hầu hết các trang phổ biến là các trang web đấu giá và mua bán, nơi có 40% người sử dụng đã từng viếng thăm.
Ngân hàng trực tuyến vẫn đang ở giai đoạn sơ khai. Mức độ sử dụng các trang web mua hàng trực tuyến và ngân hàng trực tuyến đã phát triển rất mạnh trong vòng vài năm trở lại đây.2 Các hoạt động trực tuyến được người dùng mạng sử dụng (Nguồn: Cimigo NetCitizens) Trong các hoạt động và truy cập internet, việc phân loại, chọn lọc, tìm kiếm thông tin cần thiết, phù hợp với mục đích công việc là cần thiết. Việc phân loại có thể được tiến hành một cách thủ công: đọc nội dung của từng hoạt động và gán nó vào một nhãn nào đó. Tuy nhiên, đối với hệ thống gồm rất bản ghi hoặc với nguồn dữ liệu lớn thì phương pháp này sẽ tốn rất nhiều thời gian và công sức.
Do vậy cần phải có phương pháp tự động để phân loại văn bản. Phân lớp văn bản là công việc được sử dụng để hỗ trợ trong quá trình tìm kiếm thông tin, chiết lọc thông tin, lọc văn bản hoặc tự động dẫn đường cho các văn e 6 bản tới những chủ đề xác định trước. Phân lớp văn bản có thể thực hiện thủ công hoặc tự động sử dụng các kỹ thuật học máy có giám sát. Từ thực tế về nhu cầu tìm kiếm trong kho văn bản điện tử khổng lồ và việc tìm kiếm thủ công là không khả thi, khi đó, bài toán phân loại văn bản đã, đang và sẽ được nghiên cứu, cải tiến và áp dụng vào thực tế ngày một nhiều.
Bài toán phân loại văn bản Phát biểu bài toán phân loại văn bản: Đầu vào: Cho x là một văn bản, biết x thuộc một trong các nhóm(chủ đề) {1, 2 ,. Đầu ra: Hãy nhóm đúng nhất với x. Ví dụ: Giả sử x là một bài báo của bạn gửi đăng trên trang web điện tử. Biên tập viên cần quyết định xem x thuộc chủ đề nào là tích hợp nhất: “ showbiz”, “ẩm thực”, “thể thao”,.
Giả sử x là một văn bản ngắn có mục tiêu điều khiển điều hòa. Mỗi thể loại ứng với một hành động điều khiển: “ tắt”, “bật”, “chuyển chế độ gió”,. Gọi y = ℎ∅ (x) là hàm phân loại của x trong đó ∅ là tham số của hàm. ) có khả năng phân loại tốt.
Để tìm ℎ∅ , ta sử dụng phương pháp học có hướng dẫn từ dữ liệu mẫu: - Dữ liệu học gồm N mẫu: (𝑥1 , 𝑦1 ), (𝑥2 , 𝑦2 ),. - Hàm ℎ∅ được xây dựng sao cho phù hợp nhất với dữ liệu huấn luyện. Mỗi văn bản x là một đối tượng cần phân loại, thông thường x được chuyển thành một biểu diễn vector thực D chiều: x = {𝑥1 , 𝑥2 ,., 𝑥𝐷 } , 𝑥𝑗 𝓡 Các thành phần 𝑥𝑗 , 𝑗 = 1, 2, … , 𝐷 được gọi là đặc trưng hay thuộc tính của x. Dưới đây là hình vẽ mô tả quy trình của bài toán phân loại văn bản: e 7 Hình 1.3 Quy trình bài toán phân loại văn bản Để tiến hành phân loại văn bản nói chung, chúng ta sẽ thực hiện theo 2 phần chính là: huấn luyện và phân loại.
- Huấn luyện: Các văn bản đầu vào với nhãn đúng được trích chọn đặc trưng và đưa vào thuật toán học để huấn luyện mô hình dự đoán phù hợp. Chúng ta có một tập huấn luyện, mỗi phần tử trong tập huấn luyện được gán vào một hoặc nhiều lớp mà chúng ta sẽ thể hiện chúng bằng một mô hình mã hóa. Thông thường, mỗi phần tử trong tập huấn luyện được thể hiện theo dạng (𝑥⃗, 𝑐). Trong đó 𝑥⃗ là vecto biểu diễn cho văn bản trong tập huấn luyện.
Sau đó, định nghĩa một lớp mô hình và một thủ tục huấn luyện. Lớp mô hình là họ các tham số của bộ phân loại, thủ tục huấn luyện là một giải thuật (hay thuật toán) để chọn ra một họ các tham số tối ưu cho bộ phân loại.4 Mô hình giai đoạn huấn luyện Đầu vào: ngữ liệu huấn luyện và thuật toán huấn luyện Đầu ra: Mô hình phân lớp - Phân loại: Văn bản mới được trích chọn đặc trưng và đưa vào mô hình đã được huấn luyện ở bước trên để dự đoán nhãn phù hợp nhất. 5 Mô hình giai đoạn phân lớp 1. Ứng dụng của bài toán phân loại văn bản Bài toán phân loại đang được sử dụng phổ biến hiện nay, ta có thể bắt gặp các ứng dụng của bài toán ở một số ví dụ như: - Công cụ phân loại mail rác (spam email) của Google – Gmail.
Theo như công bố đạt độ chính xác 99.9% năm 2017 (Theo vtv công nghệ - Báo điện tử thuộc đài truyền hình Việt Nam: https://vtv.vn/cong-nghe/gmail-cap-nhat-co-cau-tu-hoc- giup-ngan-chan-thu-rac-va-tin-nhan-lua-dao- Theo đó, google áp dụng các kỹ thuật phân loại văn bản để kiểm tra nội dung bức thư đến tự động và phát hiện được email đó là có phải là spam email hay không để cho vào mục “Spam” riêng.net phục vụ 37,5 triệu người đọc thường xuyên và đạt 1,2 tỷ lượt xem mỗi tháng, đăng gần 500 tin bài mỗi ngày (số liệu 2016 http://chungta.vn/tin-tuc/kinh-doanh/vnexpress-dat-12-ty-luot-xem-mot-thang- 48730. VnExpress, đã áp dụng phương pháp phân loại văn bản phân loại tin bài (gợi ý bài viết liên quan, khuyến nghị những bài báo phù hợp với người dùng từ những bài báo trước đó đã đọc, marketing những sản phẩm phù hợp từ những bài báo người dùng quan tâm,…). Dưới hình ta sẽ thấy khi vào đọc một bài báo, VNExpress sẽ giới thiệu cho ta nhưng bài báo có nội dung tương tự với bài ta đang đọc nhờ vào thuật toán phân loại văn bản tự động. 6 Ví dụ bài toán phân loại trên báo điện tử VNExpress e 10 1.Các phương pháp phân loại văn bản Để giải bài toán phân loại văn bản, đã có nhiều phương pháp được nghiên cứu như: Naive Bayes, Multinomial Logistic regression, K-Nearest Neighbor, Mul- tinomial Bayes.
Để tìm hiểu và so sánh rõ hơn sự khác biệt và tối ưu với phương pháp dùng thuật toán Multinomial Bayes, một số thuật toán phân loại văn bản sau sẽ được phân tích sâu hơn: 1. Phương pháp Navie Bayes Naive Bayes là thuật toán phân loại dựa trên định lý Bayes. Định lý Bayes thường được dùng trong lý thuyết xác suất, cho phép tính xác xuất xảy ra sự kiện A khi biết sự kiện liên qua B đã xảy ra [2]. Xác suất này được ký hiệu là P(A|B), và đọc là “xác suất của A nếu có B”.
Xác suất này có công thức như sau: (1.1) 𝑃(𝐵|𝐴)𝑃(𝐴) 𝑃(𝐴|𝐵) = 𝑃(𝐵) Trong đó: - P(A): Xác suất xảy ra sự kiện A. - P(B): Xác suất xảy ra sự kiện B. - P(B|A): Xác suất xảy ra sự kiên B khi biết sự kiện A đã xảy ra. Phương pháp Navie Bayes được sử dụng lần đầu tiên trong lĩnh vực phân loại bởi Maron vào năm 1961, sau đó trở nên phổ biến trong nhiều lĩnh vực như trong các công cụ tìm kiếm, các bộ lọc mail… Ý tưởng Ý tưởng của phương pháp là sử dụng xác suất có điều kiện giữa từ và chủ đề để dự đoán xác suất chủ đề của một văn bản phân loại.
Điểm quan trọng của phương pháp này chính là ở chỗ để ứng dụng định lý Bayes cần giả định rằng sự xuất hiện của tất cả các từ trong văn bản đều độc lập với nhau. Giả định đó làm cho việc tính toán Navie Bayes hiệu quả và nhanh chóng hơn các phương pháp khác với độ phức e 11 tạp theo số mũ vì nó không sử dụng việc kết hợp các từ để đưa ra phán đoán chủ đề do đó bước training và testing trở nên vô cùng nhanh chóng và đơn giản. Giả định đó làm cho việc tính toán Navie Bayes hiệu quả và nhanh chóng hơn các phương pháp khác với độ phức tạp theo số mũ vì nó không sử dụng việc kết hợp các từ để đưa ra phán đoán chủ đề [17]. Công thức chính Mục đích chính là tính xác suất Pr (Cj, d’), xác suất để văn bản d’ nằm trong lớp Cj.
Theo luật Bayes, văn bản d’ sẽ được gán vào lớp Cj nào có xác suất Pr(Cj, d’) cao nhất. Công thức sau dùng để tính Pr (Cj, d’) [17]: |𝑑′ | (1.