基于自然語言處理的高校輿情情感傾向分析模型的研究

王嘯楠,尹輝平

(1.安徽信息工程學(xué)院 計算機(jī)與軟件工程學(xué)院,安徽 蕪湖 241000;2.蘇州科大訊飛教育科技有限公司,江蘇 蘇州 215000)

教育部于2019年2月舉行新聞發(fā)布會，介紹了2018年全國教育事業(yè)發(fā)展基本情況，2018年我國共有普通高校2 663所，含獨(dú)立學(xué)院在內(nèi).其中，本科院校1 245所，高職(?？?院校1 418所，另有研究生培養(yǎng)單位815個，各種形式的高等教育在學(xué)總規(guī)模高達(dá)3 833萬人.伴隨著高校學(xué)生數(shù)量大幅上升而來的是高校網(wǎng)絡(luò)輿情的爆發(fā)，高校學(xué)生成為高校輿情的主要傳播體.高校輿情影響力的增強(qiáng)在為高校思政工作帶來發(fā)展機(jī)遇的同時，也帶來了不容小覷的沖擊和負(fù)面影響.

因此，如何快速收集、整理網(wǎng)絡(luò)輿論信息，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生關(guān)注熱點(diǎn)話題，抑制消極情緒，糾正錯誤輿論，降低突發(fā)事件對高校產(chǎn)生的負(fù)面影響，成為各大高校所面臨的重要課題之一[1].

基于上述思考，面向全國各大高校貼吧網(wǎng)站，設(shè)計一種高校輿情情感傾向分析模型，該模型通過網(wǎng)絡(luò)爬蟲進(jìn)行定時采集，以用戶評論為主要分析對象，通過自然語言處理技術(shù)，發(fā)現(xiàn)輿情熱點(diǎn)話題，并針對熱點(diǎn)話題評論進(jìn)行情感正負(fù)傾向分析，將分析結(jié)果可視化，達(dá)到高校輿情情感傾向分析的目的.

1 模型架構(gòu)

整個模型按照工作流程順序進(jìn)行劃分，共分為5個階段：語料庫準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)預(yù)處理、輿情監(jiān)測分析、性能評估、結(jié)果可視化，如圖1所示.

(1)語料庫準(zhǔn)備：通過網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)完成原始數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)的采集，同時完成原始數(shù)據(jù)的整理，為后期數(shù)據(jù)訓(xùn)練做準(zhǔn)備.

(2)數(shù)據(jù)預(yù)處理：針對已采集文本數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，去除臟數(shù)據(jù)，并通過NLPIR中文分詞系統(tǒng)完成分詞、詞性標(biāo)注等預(yù)備工作，為后期數(shù)據(jù)特征分析做準(zhǔn)備.

(3)輿情監(jiān)測分析：完成兩個核心功能分析，分別是熱詞分析以及發(fā)帖內(nèi)容評論的情感傾向分析.

(4)性能評估：將通過分類器的準(zhǔn)確率、召回率和F值對模型情感傾向分析進(jìn)行評估.

(5)結(jié)果可視化：通過搭建網(wǎng)站頁面對分析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示.

圖1 模型工作流程順序展示圖

2 算法實(shí)現(xiàn)

2.1 語料庫準(zhǔn)備

語料庫分為兩個組成部分：原始數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù).原始數(shù)據(jù)主要扮演訓(xùn)練集和測試集角色，用于訓(xùn)練和測試計算模型的準(zhǔn)確度，為選擇情感傾向分類器提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；新數(shù)據(jù)為真實(shí)評價數(shù)據(jù)，為可視化展示階段提供真實(shí)數(shù)據(jù)來源[2].

兩種數(shù)據(jù)均來源于網(wǎng)絡(luò)爬蟲爬取，區(qū)別在于，以X年X月X日為分界線，原始數(shù)據(jù)為一次性爬取，將該日之前某一區(qū)間段數(shù)據(jù)爬取保存，保存后針對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行評論分類，分為積極評論文本和消極評論文本；而新數(shù)據(jù)則在該日之后，以日為單位，每天定時爬取[2].

數(shù)據(jù)爬取文本主要包含2個，分別是baseURL文本和id文本.baseURL文本為第一爬取文本，包含字段有：id(序號)、title(帖子標(biāo)題)、link(該主題貼評論鏈接)；通過鏈接爬取第二個id文本，顧名思義，以id為文件名，該id與baseURL中的id對應(yīng)，用于保存該id主題貼的全部信息，包含字段有：id(與文件名一致)、title(帖子標(biāo)題)、author(作者)、time(發(fā)表時間)、floor(評論樓層)、reviewer(評論人)、comment(評論內(nèi)容).發(fā)表時間可用于后期最新發(fā)帖排序，評論樓層的多少可用于熱門發(fā)帖排序，作者和評論人可用于后期統(tǒng)計該人的活躍度，評論內(nèi)容為輿情情感傾向分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

首先，將爬取后的文本數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，去除信息不全、表情圖片、文字亂碼等臟數(shù)據(jù).針對處理后的文本數(shù)據(jù)集，采用NLPIR(全稱：NLPIR-ICTCLAS漢語分詞系統(tǒng))對文本進(jìn)行分詞，該系統(tǒng)由中科院團(tuán)隊研發(fā)，具有對中文英文信息進(jìn)行分詞與詞性標(biāo)注功能.在分詞之前準(zhǔn)備兩張表：停用詞表和用戶自定義表，通過去除停用詞和添加自定義用戶詞來提高分詞的準(zhǔn)確性和針對性.停用詞表主要用于過濾一些無效、無實(shí)質(zhì)意義或者干擾詞匯，例如“阿”“了”“哎呀”“不僅”等字、詞或詞組；用戶自定義表主要用于設(shè)置一些主題詞匯以及特殊的網(wǎng)絡(luò)詞匯，例如“北大”“掛科”“給力”“真香”等非常規(guī)詞組，由于該模型用于處理高校輿情，因此自定義用戶詞將以高校為對象重點(diǎn)添加，例如“高數(shù)”“大物”“網(wǎng)課”等.將數(shù)據(jù)分詞后的文本定義為評論單詞comments_words文本，該文本用于輿情監(jiān)測分析中的熱詞分析以及關(guān)聯(lián)詞分析.

2.3 輿情監(jiān)測分析

輿情監(jiān)測分析是整個模型的核心部分，以下對熱詞分析以及評論情感傾向分析進(jìn)行具體闡述.

2.3.1 熱詞分析 LDA是一種較為成熟的文檔主題生成模型，其本質(zhì)是三層貝葉斯概率模型，常用于自然語言處理.考慮傳統(tǒng)LDA主題模型的局限性，該部分通過在傳統(tǒng)的LDA主題模型中融入文本類別的TF-IDF算法實(shí)現(xiàn)對文本類別的關(guān)鍵詞提取[3，4].

TF-IDF算法由TF算法和IDF算法組合，是一種經(jīng)典的數(shù)據(jù)挖掘特征加權(quán)算法.TF算法用于獲取一個詞i在文檔j中出現(xiàn)的次數(shù)，即詞頻tf(i,j)，n(i,j)表示單詞i在文檔j中出現(xiàn)的次數(shù)，n(k,j)表示文檔j中共含有k個詞，則tf(i,j)表示為

(1)

考慮到有些詞可能在文檔中雖然頻繁出現(xiàn)，但往往其重要性并不高，例如“請問”“東西”等詞語，因此通過IDF算法可以獲取一個詞i在文檔中普遍重要性的度量權(quán)值，即逆文檔詞頻idf(i)，其中，|D|表示語料庫中的總文檔數(shù)，dj表示語料庫中詞i出現(xiàn)的文檔數(shù)，則idf(i)可表示為

(2)

則TF-IDF為tf(i,j)和idf(i)相乘所得到的權(quán)重越大，則該詞成為關(guān)鍵詞的概率越高，表示為

(3)

在獲得每個詞語的權(quán)重矩陣基礎(chǔ)上，構(gòu)建LDA模型對象.LDA模型認(rèn)為通過若干詞語可以體現(xiàn)某種主題，而一篇文檔可包含多個主題，因此生成一篇文檔的過程也就包含兩個階段:由詞語到主題，再由主題到文檔[5].

設(shè)w代表詞語，t代表主題，d代表文檔.將nti表示文檔對應(yīng)到第i個主題的詞語個數(shù)，n代表文檔中的詞語個數(shù)，則文檔d中第i個主題ti可表示為

(4)

假設(shè)形成k個主題，將Pti表示某個文檔對應(yīng)到第i個主題的概率，則每個文檔d對應(yīng)到不同主題的概率:

p(t|d)=θd.

設(shè)V代表整個文檔詞語集合，將wi表示主題i中的第i個單詞，則每個文檔d中都包含一個單詞序列，將Nwi表示對應(yīng)到主題t的V中第i個單詞的個數(shù)，N表示所有對應(yīng)到主題t的單詞總數(shù)，則wi可表示為

(5)

假設(shè)V中有m個不重復(fù)的詞語，Pwi表示主題t生成V中第i個單詞的概率，則對于主題t，生成不同單詞的概率：

p(w|t)=φt.

以某日的評論數(shù)據(jù)為例，整個實(shí)現(xiàn)過程如下：

(1)載入分詞處理過的評論單詞comments_words文件；

(2)構(gòu)建TfidfVectorizer對象，進(jìn)行多次實(shí)驗調(diào)整找到最大特征值，通過fit_transform函數(shù)得到評論文本的TF-IDF權(quán)重矩陣.

(3)在獲得每個詞語的權(quán)重矩陣基礎(chǔ)上，構(gòu)建LDA模型對象，通過設(shè)置LDA模型對象參數(shù)獲得Top N的熱詞，利用fit函數(shù)完成對每個詞語權(quán)重矩陣的數(shù)據(jù)集訓(xùn)練，最終訓(xùn)練出兩個結(jié)果向量，即P(w|t)和P(t|d)兩個概率分布.

(4)通過TfidfVectorizer對象中的get_feature_names函數(shù)獲取整個熱詞的最終權(quán)值數(shù)據(jù)，根據(jù)權(quán)值降序排序，獲取熱詞列表.

2.3.2 情感傾向分析 情感分類器選擇是情感傾向分析功能實(shí)現(xiàn)中非常重要的一部分，該部分需要訓(xùn)練原始語料數(shù)據(jù)，并通過測試數(shù)據(jù)集的測試結(jié)果來完成模型評估.

首先，將原始數(shù)據(jù)按照評論的正負(fù)情感進(jìn)行分類，整理出積極文本和消極文本，累計語料約6萬條評論，利用NLPIR對這兩個文本中的數(shù)據(jù)集進(jìn)行分詞，去掉停用詞表，添加用戶自定義詞表，針對積極詞匯設(shè)置特征值1，消極詞匯設(shè)置特征值0，實(shí)現(xiàn)兩個數(shù)據(jù)集分類：積極詞匯列表pos和消極詞匯列表neg.

其次，為了增加分類器選擇的準(zhǔn)確性，將兩個數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)排列隨機(jī)化后再進(jìn)行合并，針對合并后的數(shù)據(jù)集隨機(jī)劃分為訓(xùn)練集x_train和測試集x_test.

接著進(jìn)行分類器選擇，數(shù)據(jù)集將通過3次比例劃分，嘗試4種分類器，分別是：BernoulliNB伯努利貝葉斯分類器、MultinomialNB離散型樸素貝葉斯分類器、LogisticRegression邏輯回歸分類器和LinearSVC支持向量機(jī)線性分類器.為了衡量不同分類器的準(zhǔn)確性和實(shí)用性，采用3個評測指標(biāo)來描述測試效果，分別是：準(zhǔn)確率、召回率和F值，并對結(jié)果進(jìn)行了計算和總結(jié)[5].結(jié)果如表1所示.

表1 不同分類器評測指標(biāo)測試結(jié)果

通過表1數(shù)據(jù)可知，4種分類器中，LogisticRegression邏輯回歸分類器和LinearSVC支持向量機(jī)線性分類器表現(xiàn)較好，而邏輯回歸分類器則表現(xiàn)相對更優(yōu).

以某條發(fā)帖評論數(shù)據(jù)為例，整個實(shí)現(xiàn)過程如下：

(1)構(gòu)建線性回歸分類器，針對語料庫中6萬條原始數(shù)據(jù)構(gòu)建訓(xùn)練集，通過該訓(xùn)練集完成線性回歸分類器訓(xùn)練.

(2)完成某條發(fā)帖數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理，形成新的發(fā)帖評論文本，字段包括發(fā)帖id，以及該id下的全部評論comments.讀取該帖評論文本，構(gòu)建該帖下的全部評論集合X.

(3)構(gòu)建新的評論集合Y，從舊的評論集合X中迭代出每一句評論，生成詞袋Di，即字典，Di表示第i條評論的詞袋，針對每一句評論進(jìn)行分詞，分詞過程中需去除停用詞并添加自定義用戶詞，將分詞后的每一個有效詞語進(jìn)行標(biāo)記，裝入詞袋，再將Di放入Y中.

(4)通過訓(xùn)練后的分類器針對新的評論集合Y進(jìn)行分類，返回整個評論分類結(jié)果集合，分類積極為1，分類消極為0.假設(shè)集合中積極個數(shù)為Pn，消極個數(shù)為Nm，則該帖評論中積極情感占比r(p)和消極情感占比r(n)可表示為

(6)

(7)

(5)將發(fā)帖信息與該主題帖下的評論情感傾向占比結(jié)果進(jìn)行可視化.

3 總結(jié)

該模型通過自然語言處理技術(shù)，針對高校輿情這一主題進(jìn)行評論情感傾向分析.由于該模型主要用于實(shí)現(xiàn)整個熱詞分析與評論情感分析流程的貫通，因此對于數(shù)據(jù)量不做前期要求，后期可大幅度提升輿情數(shù)據(jù)量，通過采用Hadoop相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)集的分布式存儲和數(shù)據(jù)處理，大大縮短前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備以及預(yù)處理速度，從真正意義上實(shí)現(xiàn)一個基于Hadoop的高校貼吧輿情監(jiān)控系統(tǒng).并且，該模型對于評論中出現(xiàn)的圖片、表情等其他載體所包含的輿情信息并無涉及，還有待進(jìn)一步研究.