【python】sklearnのfetch_20newsgroupsで文書分類を試す(5)
はじめに
ずっと放置していたシリーズですが、その後新たに得られた知見が出てきたので、更新しておこうと思います。
得られた知見
いろいろ勉強した結果、以下のような考えに至りました。
- そもそもデータ数が多いので、高級な分類器であればあるほど速度的に厳しい
- MultinomialNB（多項分布ナイーブベイズ）の性能は意外と良いのでそれでいい
- その場合、tfidfとか使うべき。また、パラメタチューニングを真面目にやるべき
- 疎行列型をうまく使うと大規模データでも高速処理が可能
ということで、この方針でやります。
実験
まず以下のコードで軽く回します。
from sklearn.datasets import fetch_20newsgroups from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer from sklearn.naive_bayes import MultinomialNB from sklearn.pipeline import Pipeline from sklearn.model_selection import GridSearchCV from sklearn.metrics import classification_report def main(): news20_train = fetch_20newsgroups(subset="train") news20_test = fetch_20newsgroups(subset="test") y_train = news20_train.target y_test = news20_test.target vectorizer = TfidfVectorizer( stop_words="english", max_df=0.03, min_df=0.0005) nb = MultinomialNB(alpha=1e-1) pl = Pipeline([("v", vectorizer), ("nb", nb)]) params = {"v__max_df":[0.3, 0.1, 0.03], "v__min_df":[0.01, 0.003, 0.001, 0.0003], "nb__alpha":[1e-0, 1e-1, 1e-2, 1e-3]} clf = GridSearchCV(pl, params, cv=4, scoring="f1_macro", n_jobs=-1) clf.fit(news20_train.data, y_train) print("result of gridsearch") print("best score", clf.best_score_) print("best parameter", clf.best_params_) y_pred = clf.predict(news20_test.data) print(classification_report( y_test, y_pred, target_names=news20_test.target_names, digits=4)) if __name__ == "__main__": main()
見ての通り、ざっくりグリッドサーチしています。これでそれなりに良くなるはず。
特徴選択のモデルもPipelineで同時にチューニングしますので、これでだいたい
- 取るべき次元数を決めるパラメタ
- NBのalpha
についてはわかるはずです。
結果
result of gridsearch
best score 0.903351987953267
best parameter {'nb__alpha': 0.01, 'v__max_df': 0.3, 'v__min_df': 0.0003}
precision recall f1-score support
alt.atheism 0.8366 0.8025 0.8192 319
comp.graphics 0.6568 0.7378 0.6949 389
comp.os.ms-windows.misc 0.7079 0.6396 0.6720 394
comp.sys.ibm.pc.hardware 0.6522 0.7270 0.6876 392
comp.sys.mac.hardware 0.8281 0.8260 0.8270 385
comp.windows.x 0.8388 0.7772 0.8068 395
misc.forsale 0.7614 0.8103 0.7851 390
rec.autos 0.8943 0.8763 0.8852 396
rec.motorcycles 0.9244 0.9523 0.9381 398
rec.sport.baseball 0.9491 0.9395 0.9443 397
rec.sport.hockey 0.9559 0.9774 0.9665 399
sci.crypt 0.9035 0.9217 0.9125 396
sci.electronics 0.8066 0.7430 0.7735 393
sci.med 0.8886 0.8258 0.8560 396
sci.space 0.8734 0.8934 0.8833 394
soc.religion.christian 0.8562 0.9422 0.8971 398
talk.politics.guns 0.7788 0.9093 0.8390 364
talk.politics.mideast 0.9642 0.9309 0.9472 376
talk.politics.misc 0.7734 0.6387 0.6996 310
talk.religion.misc 0.7418 0.6295 0.6810 251
micro avg 0.8309 0.8309 0.8309 7532
macro avg 0.8296 0.8250 0.8258 7532
weighted avg 0.8322 0.8309 0.8301 7532
けっこういい感じです。すでに過去のシリーズの最高スコアです。
ここから更に詰めていくため、RandomizedSearchCVを使います。
参考：
【python】sklearnのRandomizedSearchCVを使ってみる - 静かなる名辞
分布に関しては多少手抜きをして、max_dfとmin_dfは区間を適当に区切った一様分布、alphaのみ指数分布としています。妥当なものは他に考えられるかもしれませんが、これでいきます。
from scipy import stats from sklearn.datasets import fetch_20newsgroups from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer from sklearn.naive_bayes import MultinomialNB from sklearn.pipeline import Pipeline from sklearn.model_selection import RandomizedSearchCV from sklearn.metrics import classification_report def main(): news20_train = fetch_20newsgroups(subset="train") news20_test = fetch_20newsgroups(subset="test") y_train = news20_train.target y_test = news20_test.target vectorizer = TfidfVectorizer( stop_words="english", max_df=0.03, min_df=0.0005) nb = MultinomialNB(alpha=1e-1) pl = Pipeline([("v", vectorizer), ("nb", nb)]) max_df_dist = stats.uniform(0.1, 0.5) min_df_dist = stats.uniform(0.00007, 0.001) alpha_dist = stats.expon(scale=1e-2) params = {"v__max_df":max_df_dist, "v__min_df":min_df_dist, "nb__alpha":alpha_dist} clf = RandomizedSearchCV(pl, params, cv=4, scoring="f1_macro", n_iter=100, n_jobs=-1) clf.fit(news20_train.data, y_train) print("result of gridsearch") print("best score", clf.best_score_) print("best parameter", clf.best_params_) y_pred = clf.predict(news20_test.data) print(classification_report( y_test, y_pred, target_names=news20_test.target_names, digits=4)) if __name__ == "__main__": main()
結果
result of gridsearch
best score 0.9078423646680397
best parameter {'nb__alpha': 0.008635226675407684, 'v__max_df': 0.14464593949316493, 'v__min_df': 0.00010360792392347633}
precision recall f1-score support
alt.atheism 0.8355 0.7962 0.8154 319
comp.graphics 0.6659 0.7326 0.6977 389
comp.os.ms-windows.misc 0.6983 0.6345 0.6649 394
comp.sys.ibm.pc.hardware 0.6386 0.7168 0.6755 392
comp.sys.mac.hardware 0.8165 0.8208 0.8187 385
comp.windows.x 0.8250 0.7519 0.7868 395
misc.forsale 0.7628 0.8000 0.7810 390
rec.autos 0.9143 0.8889 0.9014 396
rec.motorcycles 0.9270 0.9573 0.9419 398
rec.sport.baseball 0.9467 0.9395 0.9431 397
rec.sport.hockey 0.9509 0.9699 0.9603 399
sci.crypt 0.9084 0.9268 0.9175 396
sci.electronics 0.7941 0.7557 0.7744 393
sci.med 0.8849 0.8157 0.8489 396
sci.space 0.8707 0.9061 0.8881 394
soc.religion.christian 0.8514 0.9497 0.8979 398
talk.politics.guns 0.7778 0.9038 0.8361 364
talk.politics.mideast 0.9669 0.9335 0.9499 376
talk.politics.misc 0.7812 0.6452 0.7067 310
talk.religion.misc 0.7524 0.6295 0.6855 251
micro avg 0.8295 0.8295 0.8295 7532
macro avg 0.8285 0.8237 0.8246 7532
weighted avg 0.8307 0.8295 0.8287 7532
パラメータチューニング時のスコアは改善しますが、実際の予測では少し下がる結果に。まあ、これくらいが限界に近いのでしょう（この特徴量の作り方と分類器の組み合わせでは）。パラメータチューニングのときと本予測のときとでけっこうスコアが違うのでなんとなく過学習してるような気もしますが、理由がよくわからん。
若干後味が悪いですが、数字は悪くないのでこれでよしとします。
まとめ
これで次はない・・・かも。
