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什么是主题建模？
获取和整顿NASA元数据
制作DocumentTermMatrix
LDA主题建模
摸索建模
每个文档都属于哪个主题？
将主题建模连贯到关键字
NASA有32,000多个数据集，咱们有趣味理解这些数据集之间的分割，以及与NASA以外其余政府组织中其余重要数据集的分割。让咱们应用主题建模对形容字段进行分类，而后将其连贯到关键字。
什么是主题建模？
主题建模是一种无监督的文档分类办法。此办法将每个文档建模为主题的混合，将每个主题建模为单词的混合。我将在这里用于主题建模的办法称为 潜在Dirichlet调配（LDA）， 但还有其余适宜主题模型的可能性。在本文中，每个数据集形容都是一个文档。咱们将看看是否能够将这些形容文本作为主题进行建模。
获取和整顿NASA元数据
让咱们下载32,000多个NASA数据集的元数据 。
library(jsonlite)library(dplyr)library(tidyr)names(metadata$dataset)## \[1\] "_id" "@type" "accessLevel" "accrualPeriodicity"## \[5\] "bureauCode" "contactPoint" "description" "distribution" ## \[9\] "identifier" "issued" "keyword" "landingPage" ## \[13\] "language" "modified" "programCode" "publisher" ## \[17\] "spatial" "temporal" "theme" "title" ## \[21\] "license" "isPartOf" "references" "rights" ## \[25\] "describedBy"nasadesc <- data\_frame(id = metadata$dataset$`\_id`$`$oid`, desc = metadata$dataset$description)nasakeyword <- data\_frame(id = metadata$dataset$`\_id`$`$oid`, keyword = metadata$dataset$keyword) %>% unnest(keyword)nasakeyword <- nasakeyword %>% mutate(keyword = toupper(keyword))检查一下，最罕用的关键字是什么？
nasakeyword %>% group_by(keyword) %>% count(sort = TRUE)## # A tibble: 1,616 x 2## keyword n## <chr> <int>## 1 EARTH SCIENCE 14386## 2 OCEANS 10033## 3 PROJECT 7463## 4 OCEAN OPTICS 7324## 5 ATMOSPHERE 7323## 6 OCEAN COLOR 7270## 7 COMPLETED 6452## 8 ATMOSPHERIC WATER VAPOR 3142## 9 LAND SURFACE 2720## 10 BIOSPHERE 2449## # ... with 1,606 more rows创立DocumentTermMatrix
要进行主题建模，咱们须要从tm包中创立一种 非凡的矩阵（当然，“文档矩阵”只是一个通用概念）。行对应于文档（在本例中为形容文字），列对应于术语（即单词）；它是一个稠密矩阵。
让咱们应用停用词来清理一下文本，以除去HTML或其余字符编码中残留的一些无用“词”。
## # A tibble: 1,909,215 x 3## id word n## <chr> <chr> <int>## 1 55942a8ec63a7fe59b4986ef suit 82## 2 55942a8ec63a7fe59b4986ef space 69## 3 56cf5b00a759fdadc44e564a data 41## 4 56cf5b00a759fdadc44e564a leak 40## 5 56cf5b00a759fdadc44e564a tree 39## 6 55942a8ec63a7fe59b4986ef pressure 34## 7 55942a8ec63a7fe59b4986ef system 34## 8 55942a89c63a7fe59b4982d9 em 32## 9 55942a8ec63a7fe59b4986ef al 32## 10 55942a8ec63a7fe59b4986ef human 31## # ... with 1,909,205 more rows当初让咱们来创立 DocumentTermMatrix。
## <<DocumentTermMatrix (documents: 32003, terms: 35911)>>## Non-/sparse entries: 1909215/1147350518## Sparsity : 100%## Maximal term length: 166## Weighting : term frequency (tf)LDA主题建模
当初，让咱们应用 topicmodels 包创立一个LDA模型。咱们将通知算法进行多少个主题？这个问题很像k-means聚类中的问题；咱们不提前晓得。咱们能够尝试一些不同的值，查看模型如何拟合文本。让咱们从8个主题开始。
## A LDA_VEM topic model with 8 topics.这是一种随机算法，依据算法的起始地位，其后果可能会有所不同。
摸索建模
让咱们整顿模型，看看咱们能找到什么。
## # A tibble: 287,288 x 3## topic term beta## <int> <chr> <dbl>## 1 1 suit 2.591273e-40## 2 2 suit 9.085227e-61## 3 3 suit 1.620165e-61## 4 4 suit 2.081683e-64## 5 5 suit 9.507092e-05## 6 6 suit 5.747629e-04## 7 7 suit 1.808279e-63## 8 8 suit 4.545037e-40## 9 1 space 2.332248e-05## 10 2 space 2.641815e-40## # ... with 287,278 more rows列通知咱们从该主题的文档中生成该单词的可能性。
每个主题的前5个词是什么？top_terms
## # A tibble: 80 x 3## topic term beta## <int> <chr> <dbl>## 1 1 data 0.047596842## 2 1 set 0.014857522## 3 1 soil 0.013231077## 4 1 land 0.007874196## 5 1 files 0.007835032## 6 1 moisture 0.007799017## 7 1 surface 0.006913904## 8 1 file 0.006495391## 9 1 collected 0.006350559## 10 1 measurements 0.005521037## # ... with 70 more rows让咱们看一下。
ggplot(top_terms, aes(beta, term, fill = as.factor(topic))) + geom_barh(stat = "identity", show.legend = FALSE, alpha = 0.8)咱们能够看到在这些形容文本中占主导地位的词“数据”是什么。从对于土地和土地的词语到对于设计，零碎和技术的词语，这些词语汇合之间的确存在着有意义的差别。相对须要进一步摸索，以找到适合数量的主题并在这里做得更好。另外，题目和形容词是否能够联合用于主题建模？
每个文档都属于哪个主题？
让咱们找出哪些主题与哪些形容字段（即文档）相关联。
lda_gamma## # A tibble: 256,024 x 3## document topic gamma## <chr> <int> <dbl>## 1 55942a8ec63a7fe59b4986ef 1 7.315366e-02## 2 56cf5b00a759fdadc44e564a 1 9.933126e-02## 3 55942a89c63a7fe59b4982d9 1 1.707524e-02## 4 56cf5b00a759fdadc44e55cd 1 4.273013e-05## 5 55942a89c63a7fe59b4982c6 1 1.257880e-04## 6 55942a86c63a7fe59b498077 1 1.078338e-04## 7 56cf5b00a759fdadc44e56f8 1 4.208647e-02## 8 55942a8bc63a7fe59b4984b5 1 8.198155e-05## 9 55942a6ec63a7fe59b496bf7 1 1.042996e-01## 10 55942a8ec63a7fe59b4986f6 1 5.475847e-05## # ... with 256,014 more rows此处的列是每个文档属于每个主题的概率。请留神，有些非常低，有些更高。概率如何散布？
ggplot(lda_gamma, aes(gamma, fill = as.factor(topic))) + geom_histogram(alpha = 0.8, show.legend = FALSE) + facet_wrap(~topic, ncol = 4) + scale\_y\_log10()y轴在此处以对数刻度绘制，因而咱们能够看到一些货色。大多数文档都被归类为以下主题之一：许多文档被归类为主题2，而文档被归类为主题1和5则较不明确。一些主题的文档较少。对于任何单个文档，咱们都能够找到它具备最高归属概率的主题。
将主题建模连贯到关键字
让咱们将这些主题模型与关键字分割起来，看看会产生什么。让咱们 将此数据框增加到关键字，而后查看哪些关键字与哪个主题相关联。
lda_gamma## # A tibble: 1,012,727 x 4## document topic gamma keyword## <chr> <int> <dbl> <chr>## 1 55942a8ec63a7fe59b4986ef 1 7.315366e-02 JOHNSON SPACE CENTER## 2 55942a8ec63a7fe59b4986ef 1 7.315366e-02 PROJECT## 3 55942a8ec63a7fe59b4986ef 1 7.315366e-02 COMPLETED## 4 56cf5b00a759fdadc44e564a 1 9.933126e-02 DASHLINK## 5 56cf5b00a759fdadc44e564a 1 9.933126e-02 AMES## 6 56cf5b00a759fdadc44e564a 1 9.933126e-02 NASA## 7 55942a89c63a7fe59b4982d9 1 1.707524e-02 GODDARD SPACE FLIGHT CENTER## 8 55942a89c63a7fe59b4982d9 1 1.707524e-02 PROJECT## 9 55942a89c63a7fe59b4982d9 1 1.707524e-02 COMPLETED## 10 56cf5b00a759fdadc44e55cd 1 4.273013e-05 DASHLINK## # ... with 1,012,717 more rows让咱们保留属于某个主题的文档（概率\> 0.9），而后为每个主题找到最重要的关键字。
top_keywords## Source: local data frame \[1,240 x 3\]## Groups: topic \[8\]## ## topic keyword n## <int> <chr> <int>## 1 2 OCEAN COLOR 4480## 2 2 OCEAN OPTICS 4480## 3 2 OCEANS 4480## 4 1 EARTH SCIENCE 3469## 5 5 PROJECT 3464## 6 5 COMPLETED 3057## 7 8 EARTH SCIENCE 2229## 8 3 OCEAN COLOR 1968## 9 3 OCEAN OPTICS 1968## 10 3 OCEANS 1968## # ... with 1,230 more rows咱们也对它们进行可视化。
ggplot(top_keywords, aes(n, keyword, fill = as.factor(topic)))