NLP

Natural Language Processing

Style moderne

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NLP moderne - Embeddings

--- # Embeddings

Le problème : comment trouver des textes similaires ?

Dans un large corpus, comment trouver des phrases, des paragraphes qui traitent de sujets similaires ?

Ou dit autrement, comment calculer une distance entre 2 textes qui conservent le sens des textes, distance sémantique?

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Distance

Comment calculer une distance entre 2 textes pour pouvoir dire que

• banane est plus proche de pomme qu'il ne l'est de avion ;
• le chien aboie est plus proche de le chat miaule qu'il ne l'est de l'avion décolle, …

Avant 2013 : compter les mots et leurs fréquences relatives La méthode, rudimentaire, appelée tf-idf, fonctionnait bien pour la détection de spam, nécessite beaucoup de pré-traitement de texte (stopwords, lemmatization, ...). OOV, ne peut pas passer à l'échelle pour de grands vocabulaires, sensible aux fautes de frappe, etc etc

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Word2vec 2013

Thomas Mikolov @Google Efficient Estimation of Word Representations in Vector Space

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word2vec 2013

Chaque mot est un vecteur de grande dimension

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CBOW vs skip-gram

• CBOW (Continuous Bag-of-Words): Predict the target word (center word) from the surrounding context words.
• skip-gram: Predict the context words from the target word (center word).

cbow-skipgram

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Cosine similarity

Une fois que vous avez les embeddings (vecteurs, séries de nombres) de 2 textes (phrases, mots, tokens, ...), leur distance est donnée par la similarité cosinus de leurs embeddings

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Word2Vec (2013)

• Static embeddings : chaque mot = 1 vecteur fixe
• Pas de contexte : "avocat" (fruit, profession) → même vecteur
• Capture la similarité (king - man + woman ≈ queen)
• Basé sur la co-occurrence des mots
• Shallow neural network (1-2 couches)

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Évolution des Word Embeddings

BERT/GPT (2018+)

• Contextual embeddings : même mot = vecteurs différents selon le contexte
• "bank of the river" vs "bank account" → vecteurs différents
• Utilise les Transformers et le mécanisme d'attention
• Capture le contexte dans les deux directions (BERT) ou unidirectionnel (GPT)
• Deep neural networks (12-96 couches)

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Comment le contexte sémantique est préservé ?

Mécanisme d'attention

• Chaque mot "regarde" tous les autres mots de la phrase
• Calcule des scores d'attention : quels mots sont importants pour comprendre ce mot
• Exemple : "The cat sat on the mat"
  • "sat" prête attention à "cat" (qui fait l'action) et "mat" (où)

Positional encoding

• Ajoute l'information de position dans la phrase
• Permet de distinguer "Le chien mord l'homme" vs "L'homme mord le chien"

Layers empilées

• Chaque couche capture des relations plus abstraites
• Couches basses : syntaxe
• Couches hautes : sémantique complexe

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Exemple de workflow :

1. Charger un modèle d'embedding pré-entraîné.
2. Passer les phrases dans le modèle.
3. Obtenir un vecteur de dimension N (embedding) pour chaque phrase.
4. Utiliser ces embeddings pour la tâche en aval.

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Embeddings spécialisés

Différentes entreprises optimisent pour différentes priorités—facilité d'utilisation, support multilingue, expertise de domaine, ou reduction des coûts !

Principales entreprises de modèles d'Embedding

OpenAI – Embeddings polyvalents, usage général

• Spécialité : Embeddings de texte de haute qualité qui fonctionnent dans de nombreux domaines
• Focus : API facile à utiliser, performance solide prête à l'emploi
• Modèles populaires : text-embedding-3-small, text-embedding-3-large

Cohere – Embeddings multilingues, orientés entreprise

• Spécialité : Excellente recherche sémantique et support multilingue (100+ langues)
• Focus : Applications business, RAG (Retrieval Augmented Generation)
• Caractéristique remarquable : Embeddings spécialisés pour différents cas d'usage (recherche, classification)

Voyage AI – Embeddings personnalisables, spécifiques au domaine

• Spécialité : Embeddings adaptés à des industries spécifiques (finance, juridique, santé)
• Focus : Précision maximale grâce à l'adaptation au domaine
• Approche : Modèles fine-tunés qui comprennent la terminologie spécialisée

Jina AI – Embeddings multimodaux et open-source

• Spécialité : Embeddings texte, image et cross-modaux
• Focus : Solutions adaptées aux développeurs, personnalisables, économiques
• Caractéristique remarquable : Embeddings à contexte long (8K+ tokens)

Google (Vertex AI) – Embeddings intégrés et évolutifs

• Spécialité : Intégration transparente avec l'écosystème Google Cloud
• Focus : Échelle entreprise, modalités multiples
• Modèles : Gecko (texte), embeddings multimodaux

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Ressources

• https://platform.openai.com/docs/guides/embeddings
• https://airbyte.com/data-engineering-resources/openai-embeddings

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RAG : Retrieval Augmented Generation

La limitation du context window des LLMs

Les Large Language Models ont une context window—une limite sur la quantité de texte qu'ils peuvent traiter à la fois (typiquement 32K-200K tokens, soit ~25-150 pages).

Le défi :

• Votre entreprise a 10 000+ documents, des millions de pages de données
• Les LLMs ne peuvent pas tout lire en une fois—ça ne rentre pas dans la context window
• Sans les bonnes informations, les LLMs hallucinent ou disent "Je ne sais pas"

Comment RAG résout cela :

Avant RAG : Vous demandez : "Quelle est notre politique de retour pour l'électronique ?" Le LLM pense : "Je n'ai pas accès aux politiques spécifiques de cette entreprise... Je vais faire une supposition éclairée basée sur les pratiques courantes" ❌

Avec RAG :

1. Votre question est convertie en embedding
2. RAG recherche dans TOUS vos documents et récupère seulement les 3-5 pages les plus pertinentes (vos documents de politique de retour)
3. Ces pages spécifiques sont insérées dans le prompt du LLM comme contexte
4. Le LLM répond en se basant sur VOTRE politique réelle ✓

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RAG agit comme un système de recherche intelligent qui trouve l'aiguille dans la botte de foin, puis donne SEULEMENT cette aiguille au LLM comme contexte. De cette façon, le LLM a toujours les bonnes informations pour répondre avec précision—sans avoir besoin de faire rentrer toute votre base de connaissances dans sa context window.

En résumé : RAG = Retrieval (trouver les bons docs) + Augmented (les ajouter au prompt) + Generation (le LLM crée une réponse à partir de ce contexte)

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RAG : retrieval augmented generation

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Principaux défis des systèmes RAG

Problèmes de chunking

• Trouver la bonne taille de chunk : trop petit perd le contexte, trop grand dilue la pertinence
• Des limites mal placées cassent le sens (diviser des tableaux, des phrases ou des blocs de code)

Qualité du retrieval

• Décalage sémantique : les mots de l'utilisateur ne correspondent pas à la terminologie des documents
• Échecs de classement : le document le plus pertinent n'apparaît pas dans les premiers résultats

Contrôle de version et fraîcheur

• Les documents obsolètes restent dans la base de données vectorielle
• Plusieurs versions d'un même document causent des réponses contradictoires

Limitations de contexte

• Le contenu récupéré dépasse la capacité de la context window du LLM
• Décider quels chunks inclure quand vous avez trop de résultats pertinents

Les hallucinations persistent

• Le LLM extrapole au-delà des documents récupérés
• Des sources contradictoires conduisent à des compromis inventés

Coût et latence

• Ré-embedder de grandes collections est coûteux
• Le retrieval ajoute 2-5 secondes au temps de réponse

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Pratique NLP classique et moderne

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Sur l'API Wikipedia

• Construire un corpus sur l'API Wikipedia
• diviser le texte en phrases (en utilisant spacy.io)
• Extraire les personnes, les lieux en utilisant NER (en utilisant spacy.io)
• pour chaque phrase : obtenir les embeddings en utilisant la librairie huggingface transformers
• trouver des phrases similaires à partir d'un mot-clé ou d'une requête
• visualiser avec un graphe

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Colab

https://colab.research.google.com/drive/1FT5hdlnj23c85CEYvaIc6nh4xDWu7VSW#scrollTo=cYFFIRy-6Ign

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Pratique

• extraire tous les NER dans une nouvelle colonne

• extraire tous les adjectifs ou noms dans une nouvelle colonne

• diviser la colonne de texte principale en phrases

• construire un nouveau dataframe avec les phrases (garder une référence au dataframe original)

• en utilisant la librairie huggingface transformers, construire des embeddings pour chaque phrase

• étant donné un texte (mot, phrase, ...), trouver toutes les phrases qui lui sont les plus similaires