前幾天燈神給我發了一篇文章，講的是用機器學習的方式來判定紅樓夢後40回到底是不是曹雪芹寫的。
黛玉重建桃花社。畫家孫溫。圖片來自：Wikipedia
我這段時間也在自學Andrew Ng的機器學習課程，還差4週就能完成課程了。
電腦是一個很強調learning by doing的學科，於是我也來「學以致用」，用剛學到的SVM演算法來分析下雪芹老師到底有沒有寫後面的40回。
作為一個從沒看過紅樓夢的人，我的大致思路是這樣的：
受到《獵人》裡蟻王破解會長無敵招數的啟發，每個人的寫作都有些小習慣，雖然文章前後說的內容會有差別，但是這些用詞的小習慣不容易改變；
用開源的分詞工具把全書分詞（python的jieba分詞），然後統計詞頻。把出現頻率超過100次的詞語找出來，人工去掉一些可能因為文章內容造成前後出現不一致的人名、地名；
然後每一章按照2中的詞頻表，看這一章中出現這些詞語的頻率；
前80回、後40回各選15回作為機器學習的資料，讓機器學習這些章節的用詞特點，然後推算其他章節的用詞特點是屬於前80回呢、還是後40回；
如果機器根據這些用詞特徵推算的是否屬於後40回的結果跟實際的結果吻合，那麼就說明後40回的寫作風格跟前80回有很大不同，很可能是兩個人寫的；
好了，下面我儘量少涉及數學跟程式設計的知識，來一步步解讀機器學習是怎麼完成這個問題的。
生成全書的詞頻表
我截取了其中一段的詞頻表。像寶二爺、黛玉笑這種涉及人物的詞語，可能前面戲份多、後面戲份少，所以就不選它們作為用詞習慣的特徵，而像忽然、故、只要、可不是這種承接性質的碎詞，就不太容易會受情節的影響，所以適合選出來作為用詞習慣的特徵。
最終，我按照出現從多到少排序，選擇了278個詞作為機器學習的用詞習慣。
將120回的詞頻進行統計
接下來我把每一回出現這278個詞的頻率統計出來，得到我們給機器學習的樣本。這個樣本的樣子大概是這樣的：
比如以B行2列舉例，說明在第一回裡面「道」這個動詞，出現了36次。
通常我們在進行複雜的事情前，喜歡先簡化問題，或者給自己一些直觀的圖表，以便瞭解問題。機器學習也是一樣的。
我嘗試著在圖上把前80回和後40回習慣用詞出現的頻率畫出來。以第一回為例，x1座標代表「道」出現多少次，x2座標代表「說」出現多少次，x3座標代表「也」出現多少次......x280座標代表「則」出現多少次。
什麼？超過三維了，那人類的大腦可是沒辦法理解的啊。
沒關係，當我們用燈光照射一個立體的圖時，平面會有它的影子。這個影子雖然沒有立體圖的資訊這麼豐富，不過我們看影子還是可以猜出來大致的樣子。對於高緯度的問題，我們也可以用投影的方式來降低緯度。
雖然資訊損失了不少，不過能給我們一個直觀的感受。
這個是120個章節的用詞習慣從278緯降到3維以後的圖，紅色+的點是前80回，藍色o的點是後40回。
從這個圖可以很直接地看到，確實在用詞習慣上有明顯的區別。就算我們沒有機器學習工具的幫忙，也可以大膽猜測後40回是出自於另外一個人了。
下面我們用機器學習來看精確一點的判斷。
機器學習
透過課程我大致瞭解了SVM的原理和簡化版問題的演算法實現，不過對於複雜問題我還是沒這個能力寫程式。於是用python的scikit庫來幫助我來完成這個預測。
演算法的步驟很簡單，前80回、後40回各選15個來餵給機器學習它們的特點，然後把剩下的章節輸入給機器，問它們屬於前80回還是後40回。
看out[44]的結果，代表了機器預測這120回的用詞習慣到底屬不屬於後40回（0為不屬於，1為屬於）。
如果你看不懂上面的程式碼，沒關係。我告訴你結果好了。
機器在學習以後告訴我，如果我把隨便一章的用詞習慣告訴它、但不告訴它到底是前80回還是後40回，那麼機器有95%的把握能猜出它是不是後40回。
至此，我們可以很有信心地判斷它們的寫作風格不同。
那麼，問題來了，會不會因為是情節的需要所以導致寫作風格不同了呢？
情節不同會造成用詞習慣多大的差別？
好吧，那我再來做一個旁證。我把另外一部四大名著「三國演義」拿來分析，看看上部跟下部的用詞習慣會不會有比較明顯的差別。
這個是三國演義的用詞習慣縮到三維以後的圖，紅色+代表前60部的用詞習慣，藍色o代表後60部的用詞習慣。
你可能會說，雖然中間交叉的地方比較多，但是還是可以看出來是有區分的。
可如果你比對一下跟紅樓夢的圖，你就會發現紅樓夢的差別會明顯得多。
紅色+為紅樓夢前80回／三國前60回，藍色o紅樓夢後40回／三國後60回
最後，用機器學習的方式來說，如果我把三國演義隨便一章的用詞習慣告訴它、但不告訴它到底是前60回還是後60回，那麼機器有7成的把握猜對，這個準確度已經遠遠低於紅樓夢的95%的預測水準。
所以，我們用「三國演義」這個旁證來分析，即便是因為情節需要導致的用詞習慣差別也不應該這麼大。
所以，我們就更有信心說曹老先生沒有寫後40回了。
更多的機器學習有趣的玩法，我會在學習的過程中慢慢嘗試的。以上。
本文作者黎晨，原文刊載於他的微信公眾號：黎小晨想太多
