#98 @kilometer00 2022.04.16 Text Analysis

Who！？ 誰だ？

Who！？ 名前： 三村 @kilometer 職業： ポスドク (こうがくはくし) 専⾨： ⾏動神経科学(霊⻑類) 脳イメージング 医療システム⼯学 R歴： ~ 10年ぐらい 流⾏: だんごむし

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宣伝!! （書籍の翻訳に参加しました。）

* Tokyo.R 運営チーム 情報の科学と技術 70巻4号, pp.181-186, 2020 1. はじめに 2. Rの基礎知識 2.1. Rとは 2.2. RとRStudioのインストール 2.3. 基本的操作 2.4. パッケージについて 2.5. tidyverseについて 2.6. ⽇本語エンコード 3. テキスト・マイニング 3.1. 形態素解析 3.2. RMeCabのセットアップ 3.3. サンプルデータの準備 4. 単語の出現頻度 4.1. バッグ・オブ・ワーズ 4.2. ワードクラウド 5. 2-グラム・モデル 5.1. 共起ネットワークグラフ 6. 確率的⾔語モデル 6.1. トピックモデル 6.2. LDA実⾏例 7. おわりに

RMeCab package installation on Mac brew install mecab brew install mecab-ipadic brew upgrade brew update brew doctor install.packages("RMeCab", repos = "http://rmecab.jp/R") 1. Homebrew – maintenance 2. Homebrew – install Mecab & its dictionary (IPA) 3. R – install RMeCab package

RMeCab package installation on Mac RMeCab::RMeCabC("すもももももももものうち") 4. Demonstration – RMeCab package [[1]] 名詞 "すもも" [[2]] 助詞 "も" [[3]] 名詞 "もも" ...

RMeCab package installation on Mac RMeCab::RMeCabC("すもももももももものうち") %>% unlist() 名詞 助詞 名詞 助詞 "すもも" "も" "もも" "も" 名詞 助詞 名詞 "もも" "の" "うち" 4. Demonstration – RMeCab package

⾛れメロス 太宰治 メロスは激怒した。必ず、かの邪智暴虐の王を除かなければならぬと決意した。メロスには政治がわからぬ。メロスは、村の牧⼈である。 笛を吹き、⽺と遊んで暮して来た。けれども邪悪に対しては、⼈⼀倍に敏感であった。きょう未明メロスは村を出発し、野を越え⼭越え、 ⼗⾥はなれた此のシラクスの市にやって来た。メロスには⽗も、⺟も無い。⼥房も無い。⼗六の、内気な妹と⼆⼈暮しだ。この妹は、村の 或る律気な⼀牧⼈を、近々、花婿として迎える事になっていた。結婚式も間近かなのである。メロスは、それゆえ、花嫁の⾐裳やら祝宴の 御馳⾛やらを買いに、はるばる市にやって来たのだ。先ず、その品々を買い集め、それから都の⼤路をぶらぶら歩いた。メロスには⽵⾺の 友があった。セリヌンティウスである。今は此のシラクスの市で、⽯⼯をしている。その友を、これから訪ねてみるつもりなのだ。久しく 逢わなかったのだから、訪ねて⾏くのが楽しみである。歩いているうちにメロスは、まちの様⼦を怪しく思った。ひっそりしている。もう 既に⽇も落ちて、まちの暗いのは当りまえだが、けれども、なんだか、夜のせいばかりでは無く、市全体が、やけに寂しい。のんきなメロ スも、だんだん不安になって来た。路で逢った若い衆をつかまえて、何かあったのか、⼆年まえに此の市に来たときは、夜でも皆が歌をう たって、まちは賑やかであった筈だが、と質問した。若い衆は、⾸を振って答えなかった。しばらく歩いて⽼爺に逢い、こんどはもっと、 語勢を強くして質問した。⽼爺は答えなかった。メロスは両⼿で⽼爺のからだをゆすぶって質問を重ねた。⽼爺は、あたりをはばかる低声 で、わずか答えた。 「王様は、⼈を殺します。」 「なぜ殺すのだ。」 「悪⼼を抱いている、というのですが、誰もそんな、悪⼼を持っては居りませぬ。」 「たくさんの⼈を殺したのか。」 「はい、はじめは王様の妹婿さまを。それから、御⾃⾝のお世嗣を。それから、妹さまを。それから、妹さまの御⼦さまを。それから、皇 后さまを。それから、賢⾂のアレキス様を。」 「おどろいた。国王は乱⼼か。」 「いいえ、乱⼼ではございませぬ。⼈を、信ずる事が出来ぬ、というのです。このごろは、⾂下の⼼をも、お疑いになり、少しく派⼿な暮 しをしている者には、⼈質ひとりずつ差し出すことを命じて居ります。御命令を拒めば⼗字架にかけられて、殺されます。きょうは、六⼈ 殺されました。」 聞いて、メロスは激怒した。「呆れた王だ。⽣かして置けぬ。」 メロスは、単純な男であった。買い物を、背負ったままで、のそのそ王城にはいって⾏った。たちまち彼は、巡邏の警吏に捕縛された。 調べられて、メロスの懐中からは短剣が出て来たので、騒ぎが⼤きくなってしまった。メロスは、王の前に引き出された。 「この短⼑で何をするつもりであったか。⾔え！」暴君ディオニスは静かに、けれども威厳を以て問いつめた。その王の顔は蒼⽩で、眉間 の皺は、刻み込まれたように深かった。 「市を暴君の⼿から救うのだ。」とメロスは悪びれずに答えた。 「おまえがか？」王は、憫笑した。「仕⽅の無いやつじゃ。おまえには、わしの孤独がわからぬ。」 「⾔うな！」とメロスは、いきり⽴って反駁した。「⼈の⼼を疑うのは、最も恥ずべき悪徳だ。王は、⺠の忠誠をさえ疑って居られる。」 「疑うのが、正当の⼼構えなのだと、わしに教えてくれたのは、おまえたちだ。⼈の⼼は、あてにならない。⼈間は、もともと私慾のかた まりさ。信じては、ならぬ。」暴君は落着いて呟き、ほっと溜息をついた。「わしだって、平和を望んでいるのだが。」 「なんの為の平和だ。⾃分の地位を守る為か。」こんどはメロスが嘲笑した。「罪の無い⼈を殺して、何が平和だ。」 電⼦付録 (1) 太宰治作『⾛れメロス』テキストデータサンプル

dat <- read.table(file = "data/melos.txt", fileEncoding = "shift-jis", header = FALSE, stringsAsFactors = FALSE)) ⽇本語データの読み込み

dat <- read.table(file = "data/melos.txt", fileEncoding = "shift-jis", header = FALSE, stringsAsFactors = FALSE)) ⽇本語データの読み込み エンコーディング UTF-8 Shift-JIS JIS X 0208 Unicode Character Windows Mac, Linux ⽂字 ⽂字コード

dat <- read.table(file = "data/melos.txt", fileEncoding = "shift-jis", header = FALSE, stringsAsFactors = FALSE)) ⽇本語データの読み込み > dat %>% as_tibble() # A tibble: 77 x 1 V1 1 ⾛れメロス 2 太宰治 3 メロスは激怒した。必ず、かの邪智暴虐の王を除かな… 4 「王様は、⼈を殺します。」 5 「なぜ殺すのだ。」

Text Data Intention Event decode encode feedback

データ 情報のうち意思伝達・解釈・処理に 適した再利⽤可能なもの 国際電気標準会議(International Electrotechnical Commission, IEC)による定義

データ 情報のうち意思伝達・解釈・処理に 適した再利⽤可能なもの 情報 実存を符号化した表象

データ 情報のうち意思伝達・解釈・処理に 適した再利⽤可能なもの 情報 実存を符号化した表象 実存 観察の有無によらず存在している ものそのもの 写像（符号化）

写像 (mapping) !: # → % # % ある情報の集合の要素を、別の情報の集合の ただ1つの要素に対応づけるプロセス

写像 リンゴ （実存） リンゴ （情報） mapping

情報量 実存 情報 データ リンゴ = 1 符号化

情報量 実存 情報 データ リンゴ = 1 符号化 情報量の損失

Text = Data Statistical modeling Intention Event decode encode feedback Computational estimation =

形態素解析 すもももももももものうち すもも/も/もも/も/もも/の/うち 名詞 助詞 名詞 助詞 名詞 助詞 名詞 MeCab 意味を担う最⼩の単位

雑談:どちらかというと「すもものうち」 スモモ モモ スモモ属 スモモ亜属 スモモ亜属 Shi et al., Journal of Integrative Plant Biology, 55(11), 2013

mecab_result <- dat %>% # tibbleには変換せずdata.frameのまま使う RMeCab::RMeCabDF() > dat[9,1] [1] "「おどろいた。国王は乱⼼か。」" > mecab_result[[9]] 記号 動詞 助動詞 記号 "「" "おどろい" "た" "。" 名詞 助詞 名詞 助詞 "国王" "は" "乱⼼" "か" 記号 記号 "。" "」" 形態素解析

mecab_result[[9]] %>% data.frame(term = ., class = names(.)) term class 1 「 記号 2 おどろい 動詞 3 た 助動詞 4 。 記号 5 国王 名詞 6 は 助詞 7 乱⼼ 名詞 8 か 助詞 9 。 記号 10 」 記号 データの整形

dat <- mecab_result %>% purrr::map_dfr( ~ data.frame( term = ., class = names(.)) ) %>% tidyr::as_tibble() データの整形 # A tibble: 6,432 x 2 term class 1 ⾛れ 動詞 2 メロス 名詞 3 太宰 名詞

dat %>% write.csv( file = "data/melos_words.csv", row.names = FALSE ) データの出⼒ ! !data melos_words.csv melos.txt tokyor98.Rproj ! tokyor98

確率的⾔語モデル ! 語彙 「/おどろい/た/。/国王/は/乱⼼/か/。/」 ... 確率 単語i 単語j 単語k ... ... 確率分布 サンプリング

Text = Data Intention Event decode encode feedback ! "# Estimation

! " 芥川⿓之介 太宰治

お伽草紙（作品ID：307） ⼈間失格（作品ID：301） 斜陽（作品ID：1565） 津軽（作品ID：2282） ⾛れメロス（作品ID：1567） 芥川⿓之介 太宰治 ! " 単語 155,333単語 233,063単語 ⻘空⽂庫：https://www.aozora.gr.jp/index.html 蜘蛛の⽷（作品ID：92） 猿（作品ID：139） ⻭⾞（作品ID：42377） 地獄変（作品ID：60） ⿐（作品ID：42） 侏儒の⾔葉（作品ID：43751） 着物（作品ID：1137） 煙草と悪魔（作品ID：163） 神神の微笑（作品ID：68） ⻄⽅の⼈（作品ID：141） 邪宗⾨（作品ID：59） 酒⾍（作品ID：161） ⽑利先⽣（作品ID：101） 戯作三昧（作品ID：37） 仙⼈（作品ID：143） 杜⼦春（作品ID：170） Mensura Zoili（作品ID：97）

お伽草紙（作品ID：307） ⼈間失格（作品ID：301） 斜陽（作品ID：1565） 津軽（作品ID：2282） ⾛れメロス（作品ID：1567） 芥川⿓之介 太宰治 ! " 形容詞 2,219単語 4,704単語 ⻘空⽂庫：https://www.aozora.gr.jp/index.html 蜘蛛の⽷（作品ID：92） 猿（作品ID：139） ⻭⾞（作品ID：42377） 地獄変（作品ID：60） ⿐（作品ID：42） 侏儒の⾔葉（作品ID：43751） 着物（作品ID：1137） 煙草と悪魔（作品ID：163） 神神の微笑（作品ID：68） ⻄⽅の⼈（作品ID：141） 邪宗⾨（作品ID：59） 酒⾍（作品ID：161） ⽑利先⽣（作品ID：101） 戯作三昧（作品ID：37） 仙⼈（作品ID：143） 杜⼦春（作品ID：170） Mensura Zoili（作品ID：97）

dat_AD %>% dplyr::filter(class == "形容詞") %>% dplyr::select(term) %>% table() %>% wordcloud::wordcloud( words = names(.), freq = ., min.freq = 5, family = "Hiragino Mincho Pro W6” ) ワードクラウドの描画

! " 芥川⿓之介 太宰治

確率的⾔語モデル ! 語彙 「/おどろい/た/。/国王/は/乱⼼/か/。/」 ... 確率 単語i 単語j 単語k ... ... 確率分布 互いに独⽴にサンプリング “Bag-of-words” モデル

形態素解析 うらにわにはにわとりがいる うらにわ/には/にわとり/が/いる うらにわ/には/に/わ/とり/が/いる うら/に/わに/は/にわとり/が/いる ?

形態素解析 うらにわにはにわとりがいる うらにわ/には/にわとり/が/いる うらにわ/には/に/わ/とり/が/いる うら/に/わに/は/にわとり/が/いる ? > RMeCabC("うらにわにはにわとりがいる") %>% + unlist() 動詞 助詞 名詞 助詞 名詞 助詞 動詞 "うら" "に" "わに" "は" "にわとり” "が" "いる"

形態素解析 うらにわにはにわとりがいる うらにわ/には/にわとり/が/いる うらにわ/には/に/わ/とり/が/いる うら/に/わに/は/にわとり/が/いる ? Bi-gram モデル = 単語の出現確率は直前の単語に依存する

.class <- c("名詞", "形容詞", "動詞") dat_bigram <- dat %>% dplyr::filter(class %in% .class) %>% dplyr::rename(pre = term) %>% dplyr::mutate(post = lead(pre)) %>% dplyr::select(pre, post) %>% dplyr::filter(!is.na(post)) > dat_bigram # A tibble: 2,676 x 2 pre post 1 ⾛れ メロス 2 メロス 太宰 3 太宰 治 4 治 メロス Bi-gram モデル

.word <- c("メロス", "王", "妹", "セリヌンティウス") .font <- "Hiragino Mincho Pro W6" dat_bigram %>% dplyr::filter(pre %in% .word) %>% igraph::graph.data.frame() %>% plot(vertex.color = "white", vertex.label.family = .font) Bi-gram モデル

Bi-gram モデル ! ! ! ! 共起ネットワークグラフ

Text = Data Intention Event decode encode feedback ! "# Estimation

! " # 確率 単 語 i 単 語 j 単 語 k 確率分布 確率 単 語 i 単 語 j 単 語 k 確率分布 確率 単 語 i 単 語 j 単 語 k 確率分布 確率的⾔語モデル:トピック推定 Estimation

潜在ディリクレ配分法 Latent Dirichlet Allocation (LDA) ! " # $ % & ⽂ごと 単語ごと トピックごと Farhadloo & Rolland, Sentiment Analysis and Ontology Engineering, pp.1-24, Springer, 2013 確率 i j k Topicごとの単語頻度分布 (Dirichlet分布) Word ! 1 2 3 ⽂章dのTopicに対する 帰属確率分布(Dirichlet分布) Topic " Dirichlet分布 パラメータ Dirichlet分布 パラメータ どのTopicに分類されそう？ 観察された単語 Topicごとの特徴は？ Topicの分布 潜在Topic (多項分布) 単語の頻度分布

お伽草紙（作品ID：307） ⼈間失格（作品ID：301） 斜陽（作品ID：1565） 津軽（作品ID：2282） ⾛れメロス（作品ID：1567） 芥川⿓之介 太宰治 ! " 単語 155,333単語 233,063単語 ⻘空⽂庫：https://www.aozora.gr.jp/index.html データ 蜘蛛の⽷（作品ID：92） 猿（作品ID：139） ⻭⾞（作品ID：42377） 地獄変（作品ID：60） ⿐（作品ID：42） 侏儒の⾔葉（作品ID：43751） 着物（作品ID：1137） 煙草と悪魔（作品ID：163） 神神の微笑（作品ID：68） ⻄⽅の⼈（作品ID：141） 邪宗⾨（作品ID：59） 酒⾍（作品ID：161） ⽑利先⽣（作品ID：101） 戯作三昧（作品ID：37） 仙⼈（作品ID：143） 杜⼦春（作品ID：170） Mensura Zoili（作品ID：97）

蜘蛛の⽷（作品ID：92） 猿（作品ID：139） ⻭⾞（作品ID：42377） 地獄変（作品ID：60） ⿐（作品ID：42） 侏儒の⾔葉（作品ID：43751） 着物（作品ID：1137） 煙草と悪魔（作品ID：163） 神神の微笑（作品ID：68） ⻄⽅の⼈（作品ID：141） 邪宗⾨（作品ID：59） 酒⾍（作品ID：161） ⽑利先⽣（作品ID：101） 戯作三昧（作品ID：37） 仙⼈（作品ID：143） 杜⼦春（作品ID：170） Mensura Zoili（作品ID：97） お伽草紙（作品ID：307） ⼈間失格（作品ID：301） 斜陽（作品ID：1565） 津軽（作品ID：2282） ⾛れメロス（作品ID：1567） 芥川⿓之介 太宰治 ! " 動詞, 形容詞, 名詞 66,065単語 97,664単語 ⻘空⽂庫：https://www.aozora.gr.jp/index.html データ

> dat_AD %>% + filter(class %in% c("名詞", "形容詞", "動詞")) # A tibble: 163,729 x 5 title author term class paragraph 1 MENSURAZOILI 芥川⿓之介 僕 名詞 1 2 MENSURAZOILI 芥川⿓之介 船 名詞 1 3 MENSURAZOILI 芥川⿓之介 サルーン 名詞 1 4 MENSURAZOILI 芥川⿓之介 まん中 名詞 1 5 MENSURAZOILI 芥川⿓之介 テーブル 名詞 1 6 MENSURAZOILI 芥川⿓之介 へだて 動詞 1 7 MENSURAZOILI 芥川⿓之介 妙 名詞 1 8 MENSURAZOILI 芥川⿓之介 男 名詞 1 9 MENSURAZOILI 芥川⿓之介 向い 動詞 1 10 MENSURAZOILI 芥川⿓之介 あっ 動詞 1 # … with 163,719 more rows データ

dat_for_LDA <- dat_AD %>% dplyr::select(-paragraph) %>% dplyr::filter(class %in% .class) %>% dplyr::unite(col = term, c(term, class)) %>% dplyr::group_by(author, title, term) %>% dplyr::mutate(wordCount = n()) %>% dplyr::distinct() %>% tidyr::pivot_wider( values_from = wordCount, values_fill = 0, names_from = term ) 前処理

> dat_for_LDA # A tibble: 22 x 19,578 # Groups: author, title [22] title author 僕_名詞 船_名詞 サルーン_名詞 まん 1 MENS… 芥川⿓之介… 17 8 5 2 煙草と悪… 芥川⿓之介… 0 1 0 3 猿 芥川⿓之介… 1 0 0 4 戯作三昧… 芥川⿓之介… 0 0 0 5 ⻭⾞ 芥川⿓之介… 493 3 0 6 邪宗⾨… 芥川⿓之介… 0 0 0 7 酒⾍ 芥川⿓之介… 0 0 0 8 神神の微… 芥川⿓之介… 0 2 0 9 ⻄⽅の⼈… 芥川⿓之介… 0 0 0 10 仙⼈ 芥川⿓之介… 0 0 0 # … with 12 more rows, and 19,572 more variables: 前処理

result <- dat_for_LDA %>% dplyr::ungroup() %>% dplyr::select(!c(title, author)) %>% topicmodels::LDA(k = 5, control = list(seed = 0)) LDAの実⾏ dat_topics <- result %>% topicmodels::topics() %>% dplyr::bind_cols( dat_for_LDA %>% dplyr::select(title, author), topic = .) %>% dplyr::arrange(topic, author) 22作品(芥川17, 太宰5)を5つのトピックに分類 作品ごとに割り当てられたトピックを整形

LDAの実⾏結果 ⾛れメロス 斜陽 ⼈間失格 お伽草紙 津軽 Mensura Zoili, 煙草と悪魔 戯作三昧, ⻭⾞, 神神の微笑 ⻄⽅の⼈, 仙⼈, 蜘蛛の⽷ ⽑利先⽣, 侏儒の⾔葉 猿, 酒⾍, 地獄変, ⿐ 着物, 杜⼦春 邪宗⾨ 芥川⿓之介 太宰治 Topic 1 2 3 4 5

Text = Data Intention Event decode encode feedback ! "# Estimation

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