Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   10 ,  No.   4 ,  A ugus t   2020 ,   pp.  3869 ~ 38 82   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v10 i 4 . pp3869 - 38 82          3869       Journ al h om e page :  http: // ij ece.i aesc or e.c om/i nd ex .ph p/IJ ECE   Vertical  intent pr edicti on app roac h based on D oc2vec  and  co n vo lut ional n eu ra l n etworks f or imp rovin g verti ca l  se l ect ion  in agg regated se arch       Sa n ae Achs as,  El  Habib  Nfa ou i   LII AN   La bor at o r y ,   Facu lty   of  Sc ie nc es  Dhar El   Mahra z, Sidi Moham m ed  Ben  Ab del l ah  Univer si t y ,   Moroc co       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   J ul  18 , 2 019   Re vised  Jan  13 ,   20 20   Accepte d  Fe b 1 , 2 020     Vert ical  sel ec t io n  is  the   ta sk  o f  sele cting  the   m ost  rel eva nt  v ert i ca ls  to     a  give n  quer y   i n  orde r  to  impr ove  the   dive rsit y   and  qualit y   o f   web  sea rch   result s.  Thi s  ta sk   req uire s  not  onl y   pre di cting  rel e vant   ver t ic a ls  but  al so  the se   ver tical s  m ust  b e  those  the   use r  expe ct s  to  be   rel eva n t  for  his  par ti cular   informati on  need.  Mos t  exi sting  works  foc used  on  using  tra dit io nal   m ac hin e   le arn ing  techniq ues  to  combine   m ult ipl e  t y pes   of  feature s  fo r  sele c ti ng   seve ral   re le v ant  ver ti c al s.  Alth ough  the se  te c hnique s  are   ver y   eff ic i ent,   handl ing  v ert i cal  select ion   with  high  accurac y   is   stil l  a  ch al l enging  rese ar ch   ta sk.  In  thi s  pap er,   we  propos e  a n  appr oa ch  for  i m proving  ver ti c al   sel ec t io n   in  orde r  to  sati s f y   th e  user  ver t i ca l  in te nt  and  r educ e  user’s  br ows ing  ti m e   and  eff or ts.  First,  i t  gen erate s  q uer y   embedding s  vec tors  using  t he  doc2v e c   al gorit hm   th at   pre serve s  s y n tactic  and  sem antic  informat ion  withi n  e ac h   quer y .   Se condly,  th is  vector  wi ll  be  used   as  inpu t  to   a  convol ut i onal   n eur al  net work  m odel   for  inc rea sin g  the   rep re sen ta ti on  of  the   quer y   wit h     m ult ipl e  l eve ls  of  abstra ction  in cl uding  ri ch  se m ant ic   informat i on  and  the n  cre a ti ng  a  glob al   sum m ari za t io n  of  the  quer y  feature s.  W e   demons tra te    the   eff e ct iv ene s s  of  our  appr o a ch  through   comprehe nsive   exp e rimen ta t ion  using  va rious  d at ase ts.  Our  ex per imental  find i ngs  show   tha t  our  s y stem  ac hi eve s  signif icant  ac cur acy .   Fu rthe r,  it  re al i ze s  ac cur ate  pre d ic t i ons  on  new    unsee n  da ta.    Ke yw or d s :   Aggregate d  se arch   Conv olu ti onal   neural  netw ork   Deep l ear ning   Do c 2vec   Inform at ion   ret rieval   Ver ti cal  intent   Ver ti cal  selec ti on     Copyright   ©   202 0   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Sanae  Ac hs as,     Dep a rtm ent o f C om pu te r  Scie nce,   Faculty   of Sciences  Dhar  El Ma hraz,    Sidi Mo ham m ed  Be n Abdell ah Un i ver sit y,    Fez, M orocco.   Em a il : sanae.achsas @u sm ba.a c.m a       1.   INTROD U CTION   On e  of   t he  m os t  sig nificant   dev el op m ents  on li ne  i n  the  la st  few   ye ars   is  the  rising   popula rity   of  aggre gated  sea rch   (AS)  syst em s,  they   pr ese nt  a  m os t  popula r  web   searc h  prese ntati on  par a dig m   us e d  by   m ajo r  sea rch   e ng i nes  in  rece nt  ye ars,   this  te chn i qu e  c onsist s  of   integ rati ng   sea rch   res ul ts  fr om   a  var ie ty   of  div e rse  ver ti ca ls  su c h  a s  news,  im ages,  vi de os ,   healt h,  a nd  W i kip e dia  i nto  a  si ng le   i nter f ace  wit h  g e ne r al   we b  search .  As  s ho wn  in  F ig ur e  1  [ 1] ,  researc h  in  a ggregat ed   searc h  has  ta ken  tw o  m ai n  directi ons.  Th e  first   directi on  stu dies  differe nt  m e thods  use d  for  pr e dicti ng   w hich  ve rtic al s  to  pr ese nt  kn own   as  ver ti cal   sel ect io n  (V S ),   a no t her   directi on  invol ves  te ch niques   that  analy ses  the  way  of   pr e sentin g  these  ver ti cal s  in  the   W e b  resu lt s  know n  as  ver ti cal   presentat io n  (VP),  the  resea r ch  pro blem   i nv e sti gated  i n  this  pap e r  f ocuses    on the  first  one .     Ver ti cal   sel ect ion  ta sk   c onsist s  of  sel ect ing  a  subset  of  t he   m os t  relevan t   ver ti cal s  to  a  giv e n  us er  inf or m at ion   ne ed  a nd  im pr oves  the  sea rc h  e ff ect ive ness  w hile  re du ci ng  the  loa d  of  que ryi ng   a  la r ge  s et   of   m ul ti ple  ver ti cal s.  The  m ai n  go al   beh i nd   this  ta sk   is  to   help  the  us e r   to  sat isfy  his   inf or m at ion   needs.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3869   -   3882   3870   Id e ntifyi ng   the   intent  beh in d  the  us er  quer y  is  a   cru ci al   ste p  towa rd   re achin g  this  go al .  In   a  broa d  sense ,     the  aut om atic  pr e dicti on  of  use r  inte ntions  helps  i n  e nh a nc ing   t he  us er  e xp e rience   by  r et u r ning  m or e  releva nt   resu lt s  t o  us ers   an d  a da pting  these  re su lt s  t o  their  s pecific   needs.  T hus,   ve rtic al   sel ect ion   is  as so ci at ed   with   two  m ai n  chall eng e s that a re:  the d i ver sit y  of the  ver ti cal s a nd the  unde rsta nd i ng of t he us er in te nt.             Figure  1 .   A ggr egated  searc h process   [ 1]       Re gardin g  the   first  chall e ng e ,   a  va riet y  of   he te rogen e ous  ve rtic al   search   eng i nes  e xist  in  the   we b,   wh ic h  m eans  t hat  each  ve rtic al   has  it s  ow n  featur e s,  f or   e xam ple,  so m e   ver ti cal s  are  not  direct ly   searchab le   by  us ers  li ke  th e  weather  ve rtic al ,  thu s  featu r es  gen e rated  f r om   the  ver ti cal   qu ery - lo g  will   no t  be  avail ab le   fo r   this  kin d  of   ve rtic al s.  Also ,  f eat ur es  ge ne rated  from   ver ti c al   cor pus  will   no t  be  avail a ble  fo r  ve rtic al s  su c h  as   the  cal culat or   and  la ng uag e   translat ion  [ 2] .   The refo re,  re searche rs   m us t   deal  with  t he   fact  th at   di fferent   ver ti cal s m ay  r equ i re  diff e re nt  f eat ur e  r e pres entat ion s  whe n creat in g new v erti cal  selec ti on  a ppr oach es .    The  sec ond  c ha ll eng e  is  relat ed  to  the  us er  i ntent;  we  know  that  a  ve rtic al   sel ect ion   syst e m   fo cuses   on  retrie ving  r el evan t  ver ti ca ls  for  s howi ng  it s  res ults  to  t he  us er .  F or  e xam ple,  if  the  us er   searc hes   im ages   and  ne ws   ve rtic al s,  he   s pecif ic al ly   need s  t he   res ults  of  t he se  ve rtic al s,  he  is n ' t  interest ed  in   the  c onte nt  of   the  ot her   ve rtic al s  su c h  as  s hoppin g  or   we at her ,  e ve n  if  t heir  c on te nt  is   releva nt  beca us e  the   go al   is   to  not   on ly   hav e  r el e van t  res ults b ut  also satisfy  t he  u se r  inte nt.     Existi ng  re sea rch  pa pe rs  to   date  ha ve  st ud ie d  t he  pro blem   of   ve rtic al   sel ect ion   from   diff ere nt     ways  [3] ,  s om e   pr io r  w ork  f oc us e d  on  co ns tr ucting  m od el s  that  aim   a t  detect ing   queries  with  co ntent - s pecific  ver ti cal   su c h  as  sho pp i ng   [ 4] ,  ne ws  [ 5] ,  j obs  [ 4]   or  Q uestio n  A nsw erin g  [ 6] .  Ot he r  w orks   f or   ver ti cal   sel ect ion   [7 - 10]   f ocu se d  on   us in g  t rad it io nal  m achine  le arn i ng  te ch niq ue s  to  c om bin e  m ulti ple  typ es  of   featur e s  f or  s el ect ing   se veral   releva nt  ve rtic al s.  Alth ough  these  te c hniq ues  a re  ve r y  eff ic ie nt,  ha nd li ng   v erti cal  selec ti on w it h hi gh a ccur acy  is  sti ll  a ch al le ngin g r esearch  task .     In   t his  pa pe r,  we  a re  inter est ed  in  te xtua l  qu e ries;   im age  qu e r ie s  te nd  to  ha ve  im age  res ults.   Our  pro posed   appr oach  f or  predict in g  ver ti cal   intent  c ons ist s  of  ge ne rati ng  que ry  em b edd i ngs  vecto rs   us i ng   do c 2vec  al gor it h m ,  that  can   accuratel y  pr eserv e  synta ct ic   and   sem antic   inform at ion   within  eac h  qu e ry,   therefo re  we  pro pose  t o  us e  it   as  a  pr im ary  query  repres entat ion   in  our   ver ti cal   sel ection   m od el   pipe li ne;    then  it   will   be   us e d  as  i nput  to  a  c onvo luti on al   neural   netw ork  (CN N)   m od el   that   can  inc rease   this   represe ntati on   with  m ulti ple  l evels  of  abst ra ct ion   com pr isi ng   rich  sem antic   inform ation   and   c reati ng  a  global  su m m arization  of   the  query  f eat ur es.  T o  the   best  of   ou r  kn ow le dg e ,  this   is  the  first  tim e  wh e n  the  be ne fits  of   deep   le a rn i ng   and   par a grap h  vectors  are  e xp l oited  in  the   con te xt  of   ve rtic al   sel ect ion ,  w hich  ca n  achiev e     an  am azi ng   progressi on and  dev el op m ent in th is  area.     The  rem ai nd er   of   this  pap e r  is  structu red   as  fo ll ows.  I n  the   nex t  sect ion ,  we  rev ie w  the  relat ed  wor k  con ce r ning  ve r ti cal   sel ection .   In   Sect ion   3,   we  pr ov i de  a  descr i ption  of  our  propose d  m et ho d.   Sect io n  4  is   devoted  to  t he   exp e rim ental  set ti ng s.  W e  present  an d  disc us s  the  ex pe rim ental   resu lt s  in  Sect ion   5.   F i nally ,  we  c on cl ud e  th e stu dy and  dis cuss  t he fut ur e  issue.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Vert ic al intent  pr e dicti on   approac h b as e d o n Do c 2vec  and co nvo l utio na l  neural  network s…  ( Sana e  Ac hsas )   3871   2.   RELATE D  W ORK   Aggregate d  se arch   ca n  be  c om par ed  to  fed e rated  searc h,   w hich  ai m s  to  prov i de  an  inte grat ed  searc h  acro s s  m ulti pl e  te xt  colle ct ion s ,  re ferre d  to  as  res ource s,  into  one  sing le   rankin g  l ist   [11] .  Sim ilar  to   aggre gated  sea rch, f e der at e d  s earch  is t y pical ly  d ecom po sed  into  tw o  s ub - t asks: r e source   sel ect ion  a nd   r esults   m erg in g.   The   m a in  dif fer e nce  betwee n  f eder at e d  sea rc h  a nd  a ggre ga te d  sear ch   is  the  hete roge ne it y  of    the d at a  an d  t he  presentat io n of t he res ults.     Re gardin g  re source  s el ect ion ,  existi ng   a ppr oa ches  ca n  be  c at egorized  i nto  two  cl asses   of   al gorithm s:   te rm - based   a nd  sam ple - base d.   For  t he  firs t  cl ass,  Te rm - base d  al go rith m s  rep resen t   sh ar ds  by  c ollec ti on  sta ti sti cs  abo ut  the  te r m s  in  t he  searc h  en gin e’s  vo ca bula r y.  Ca ll an  et   a l.  [12]   propose  the  CORI  al gor it h m ,     in  wh ic h  a  sha rd   is  re pr ese nted  by  the  num ber   of   it s  docum ents  that  con ta in  the  t erm s  of   a  vo c abu la ry.    The  s ha rd s   are   ra nk e d  us in g  t he  INDRI   ve rs ion   of  the    .    sco re   f unct ion  usi ng  the  m entione d  nu m ber   a s   the  fr e quency  of   eac h  que ry  te rm .  CORI  sel ect s  a  fixed   nu m ber   of   s ha rd s  from   the  t op   of   t his  ra nkin g.  Anothe r  w ork   of  [ 13]   pro poses  Tai ly ,  a  novel  s hard  s el ect ion   al gori thm   that  m od el s   a  query ’s   sco re  distrib ution  i n ea ch  s hard as  a  G am m a d ist ribu ti on a nd   sel ect s sh ar ds   with  h ig hly scor e d do c um ents in  the tai l  of   the  distrib ution .  Tai ly   est im at es  the  par am et ers  of   sco r e  distribu ti ons  base d  on  the  m ean  and   va ri ance  of  the  sco re  f unct ion’   s  feat ur es  in  the  c ollec ti on s  a nd   s ha rd s . Co nce rn i ng  th e  al gorithm s  of  the  seco nd  cat egory,  they   us e  a   cent ral  sam ple  ind e x  (C SI)  of  do c um ents  fr om   each  s hard  for  s hard  sel ect io n.   Fo r   exam ple,  in  [ 14]   auth or s  pro po s ed  RED DE  al gorithm ,  wh e re  they   rank  sh a r ds   acco rd i ng  to  the  num ber   of   the  highest  rank e d  do c um ents  that  belo ng  to   this shard,   wei gh te d  by  the r at io bet ween   t he  s ha rd’s  siz e  a nd  th e  siz e  of  the   sha rd’ s   do c um ents  in  the  CSI .  T he  SU S HI  al gorit hm   [15]   c hoose   the  best  fitt i ng  f unct ion  f r om   a  li st  of   possible   functi ons  betw een  the  est i m a te d  ranks  of  a  sh ar d’ s  doc um ents  in  the  CSI  an d  their  ob s er ved   sc or e s  fr o m    the  init ia l  search.   Using  this  f un ct io n,   t he  al gorithm   est i m a te s  the  scores  of  the  to p - ra nk e d  doc um ents  of   ea c h  sh ar d.   SUSH I  sel ect s  sh ar ds   base d  on  their  est i m at ed  nu m ber   of   docum ents  am on g  a  num ber   of   t op - r ank e d  do c um ents in  t he glo bal r a nking.     In   the  oth e r  ha nd,  ide ntifyi ng  the  qu e ry  in te nt  of   a  us er  is  a  well - known  pro blem   in  Inform at ion   retrieval  a nd  ha ve  bee n  stu di ed  by  a  c onsid erab le   num ber   of  r esearc hers   in  t his  fiel d,  wh e re  it s  goal   is  to   sel ect   relevan t   do c um ents  or   web   searc h  re su lt s  tha t  can  sat isfy  the  us er  inf or m at ion   need.  For  this  reason ,   m os t  of   the   a ppr oach es   ci te d  in   the   li te ratur e   em plo y  qu ery  lo gs ,   supe rv ise d,  sem i - s up e r vised   cl assifi ers ,   diff e re nt  la ngua ge  m od el s  a nd  word  em beddin gs .   W e   ha ve   f or   e xam ple  so m e  popu la r   works  that  e xa m ined  qu e ry  intent  de te ct ion ,  li ke  the  w ork  of  [16]   wh e re  the  auth or s  hav e  de velo ped   a  ne w   dataset   with  alm os t  2,000  queries  t agg e d  i n  i nform at ion al ,  na vi gational   an d  tr ansacti onal   cat egories.  They  cal c ulate d  fe at ur es   f or   each  of  these  qu e ries  us i ng   a  real - w or l d  query  lo g.   Jia ng  et   Yang  in  [17] ,  ta ckle  th e  prob le m   of   qu e r y     intent  infe re nc e  by  integ rati ng   m ulti ple  inf or m at ion   sources  i n  a  se a m le ss  m ann er.  T hey  first  pro po s e     a  com pr ehensi ve  data  m od el   cal le d  Search  Qu e ry  Lo g  S tructu re  (SQL S)   that  re pr es ents  the  rela ti on s hi p  betwee n  searc h  queries  via  the  Use r  dim ension,  the  URL   di m ension,  th e  Session   dim ensio n,   a nd   th e  Ter m   dim ension .  T he n  they   pr opose   three  new   f ram ewo rks  tha t  are  eff ect ive   to  infe r  que r y  intents  by  m ining     the  m ulti di m e ns io nal  str uct ur e  c onstr ucte d   f r om   the  search  query  l og.  A no t her   w ork  in   [ 18]   exp l or es    the  com petence  of   l exical   sta ti sti cs  and   em bed din g  m eth od.  Fir st,  a  novel  te rm   exp an sio n  al gorithm   is   desig ne d  to  s ke tc h  al l  possib le   intent  can did at es.  Mo re over,  a n  ef fici ent   qu e ry  inte nt  gen e rati on  m od el   is   pro po se d,   w hich  le ar ns   la te nt   rep re sentat io ns   f or  intent  c and i date s  via  e m bed din g - base d  m et ho ds ,  a nd  the n  vecto rized  inte nt  can did at es  a re  cl us te re d  a nd  detect e d  as  query  inte nts.  K i m   et   al .  [19]   us e d  en riche d  word  e m bed di ngs  to   force  sem an ti cal ly   si m il ar  or   dissim il ar  word s   to  be  cl os e r  or  far t her   a w ay   in  the  em bed di ng   sp ace  to  im pr ove  the  perform ance  of  inte nt  detect ion   ta s k  for  spo ken   la ngua ge  unde rstand i ng,  an d  th us  by   exp l oiti ng   se ve ral  se m antic  le xicon s,  s uc h  as  W or dN e t,  PPD B  (P a r aphra se  Data ba se),   an d  Ma c m illan  Dict ion a ry,  an d  us i ng   t hem   la te r  as  init ia l   representat io n  of   wor ds   f or  intent  detect ion.  Th us,  they   trai n    an  e nd - to - en d  m od el   that  jointl y  le arn s   the  sl ot  an d  i ntent  cl asses   f ro m   the  trai ni ng  data  by  buil ding     a  bid irect io nal  LSTM  (L ong  Shor t - Term   M e m or y).  I n  [ 20] ,  the  pr op os e d  appro ac h  ai m s   at   identify ing   qu e ry  intent  as  a  m ul ti - cl ass  cl assificati on   ta sk   w hi ch  extracte d  query  vect or   re pr ese ntati ons  usi ng   CN N  ins t ead  of   eng i neer i ng  qu ery  feat ur es .  T his  m et ho d  use s  dee p  le a rn i ng  to   fin d  que ry  vect or  re presentat ion s ,  t he n  us e   them  as f eat ur e s to  cl assify   qu eries by i ntent.     As  we  ca n  see   in  th e  re view ed  a ppr oach e s  above,   the   pro blem   of   que ry  intent  de te ct ion   is  st ud i e d  without  c onsid erin g  the  ve rtic al   intent  issue .  knowin g  that  with  the   ap pea ran ce   of  a ggre gated  searc h,   va rio us  web  searc h  en gin es   do  not  re tur n  un if orm   lists  of  Web  pa ge s,  bu t  t hey  al s o  incl ude  re su l ts  of  a  dif fer e nt   ty pe  from   diff eren t  ver ti cal s  su c h  a s  i m ages,  news,  vid e os ,  a nd   s o  on,  w hich  m eans  that  the  ke y  co m po ne nt  of   this   do m ai n  is  the  no ti on  of   ve rtic al s.  The refor e ,  an  a ggre gated   search   syst em   m us t  m ake  pr e dicti on s  a bout  wh ic h  ver ti cal (s)  are  m or e  exp ect e d  to  a ns we r  the   issued  query,   wh ic h  al lo ws   r edu ci ng  the  l oa d  of   queryi ng   a  la rg e  set  o f  m ulti ple v erti cal s,  a nd t hen im pr ov es  the sea rch ef fec ti ven ess.     The  releva nce  of   a   ve rtic al   de pends  basical ly   on  tw o  fact ors,  t he  rele va nc e  of  the  doc um ents  within   the  ve rtic al   co ll ect ion   an d  on  the  us e r’ s  i nt ent  to  the  vert ic al   (V erti cal   In te nt).   F or  th e  first  one,  t o  m ake  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3869   -   3882   3872   ver ti cal   sel ect i on   decisi on,  va rio us   ap proac hes  us e  tra diti on al   m achine  le arn in g  te ch niques  to  co m bin e   diff e re nt  s ourc es  of  e vid e nce   that  ca n  be  found  i n  Query  f eat ur es  (fea tur es  de pe nd  only   on  t he  qu e ry)  [ 6 - 9] ,  in  Ver ti cal   fea tures  ( featu res   dep e nd  only   on   t he  ve rtic al )  [2 ,  5 ,  21 ,  22]   and   i n  Ve r ti cal - Qu ery  fe at ur es   (f eat ures  ai m   to  m easur e  relat ion s hip s  between   t he  ve rtic al   and   the  query,  a nd   a re  therefo re  uniq ue  t o    the  ver ti cal - qu ery  pai r)  [2 ,  7 ,  22 - 24] .   I nd ee d,  am on g  al l  the se  w orks ,  th ere   are   th os e  t hat  integrate   the  c on te nt   from   a  sing le   ver ti cal   [3] .  In   this  respec t,  Li  et   al .  [4]   ad dress  the  ge ner al   prob le m   of   ve rtic al   sel ect ion   us i ng   an  a ppr oach  th at   fo c us es   on  sh op ping  a nd  job  ve rtic al s  to   extract  im plici t  feedback   usi ng   sem i - su pervise d  le arn in g  ba sed   on   cl ic kthr ough   data.  Diaz  [ 5]   inv est igate d  al so   the  ve rtic al   sel ect ion   prob le m   with  resp ect   t o  the  new s  ver t ic al ,  wh ere  he   der ive d  feat ur es  f r om   ne ws  colle ct ion,   web   an d  ve r ti cal   qu ery - lo gs   an d  inco rpor at e d  cl ic k - fee dbac k  int o  the  m od el .  More  rece nt  w ork  in  [ 6]   has  al so   ta rg et ed  a  va riant  of   the v e rtic al  sel ect ion   pro bl e m ,  wh e re  the   auth or   us e  C omm un it y  Qu est ion   An s we r ing   (CQ A)   V e rtic al s  fo r  det ect ing   qu e ries  with C QA intent.     Othe r  a ppr oac hes  ha ve  bee n  de velo pe d  where  se ver al   ve r ti cal s  are  co nsi der e d  sim ultan eo us ly   [3] .  Arguel lo et al .  [7]   propose  a  c la ssific at ion - ba sed  a ppr oach f or   ve rtic al  selec ti on  in  which  they  exploit  f e at ur es   from   the  ve rtic al   co ntent,  t he   query  strin g,  an d  t he  ver ti c al ’s  qu e ry  lo g.  The   cl ic k - t hroug h  data  is  use d  t o  const ru ct   a   des cripti ve  la ngua ge  m od el   f or  e ach  ver ti cal ’s  r el at ed  queries.   Diaz  an d  Arg ue ll o  [ 9]   al so   present  sever al   al gorit hm s  fo r  com bin in g  us e r  fee dback  with  offli ne  cl assifi er  in form ation ,  the  fo c us   of  their  work   was  to m axi m i ze user  sati sfac ti on  b y  pr ese nt ing  the a ppr opr ia te  v erti cal  d isplay . Ano t her   work   from  A rguell o  et   al   [8]   ha ve  be en  pro po se d  wh e re  t he  go al   was   to  us e   trai ning  data  ass oc ia te d  with   a  set   of  e xisti ng  ve r ti cals   in  or der  to  le a rn  a  m od el   tha t  can  m ake  ve rtic al   sel ect ion  predict io ns   f or  a  ta rg et   ve rt ic al .  Re cent  w ork   in   the  sam e  con te xt  was  propos ed  f ro m   [10] ,  i n  w hich  the  de sired  ver ti cal   of   t he  us e r  is  placed  on   th e  top   of   the w e b res ult pag e . T his is a chieve d by pre dicti ng   ve rtic al s b ase d o n  the   us er ’  s  p ast  b e h avi or.     Re gardin g  the   seco nd   facto r ,  there  a re  a  few   w orks  a ddressi ng  the  ve rtic al   intent  issue  wh e n  stud yi ng  qu e ry   intent  detect io n.   F r om   the  use r  intent  pe rspect ive,  us e r  ve rtic al   intent  al so   play s  an  im po rta nt  ro le   i n  the   im pr ov em ent  of  the  a ggre ga te d  s ear ch   proces s.  For  e xam ple,  Zh ou  et   al .  [ 25]   pro po s e     a  m e tho dol og y   to  pr e dict  the  ver ti cal   intent   of  a  qu e ry  usi ng  a  searc h  e ngine  lo g  by  e xploit ing   cl ic k - th r ough   data.  Re cent  w ork  of  Ts ur   et   al .  [6]   present  a  su pe rv ise d  cl assifi cat ion   sc hem e  wh er e  th ey   aim  at   dete ct ing  qu e ries  with  quest io n  intent  as  a  var ia nt  of  the  ver ti cal   sel ect ion   pro blem .  They  intr oduc ed  two  cl assif ic at io n  schem es  that  c on si der   qu e ry  structu re.  I n  th e  first  approac h,   they   induce  featur e s  from   t he  query  str uctur e  as   an  in pu t  t o  s uper vised   li near  cl assifi cat ion .   In   t he  sec ond  ap proac h,   w ord  cl us te rs  a nd   t heir  posit ion s   in     the  query  are   us ed  as  in pu t  to  a  ran dom   fo r est   cl assifi er  to  ide ntify  discrim inati v e  structu ral  el e m ents     in the q uer y.     Desp it e  it s  interest ing   r ole,  the  re sea rch   i n  this  directi on  is  sti ll   lim ited,   a nd   t her e  is  no   huge   li te ratur e  re gardin g  ve rtic al   sel ect ion   base d  on   us e r  ve rtic al   intent,  especi al ly   with  the  evo l ution   sho w n  in  I R   (Infor m at ion   Re trie val)  duri ng  the  la st  ye ars.   The refor e ,  we   will   fo cus  in  t his   w ork  on  th e  prob le m   of   ve rtic al   intent  predict io n,   wh e re  we  propose  a  new   a ppr oach   t hat  com bin es  the  do c2v ec  al gorith m s   and   co nvol ution a l   neural  net works  an d  ex plo it s  for  the  first  ti m e  the  ben e fits  of   both  te ch niques  in  orde r  to  im pr ove  ve rtic al   sel ect io n  ta s k.         3.   PROP OSE D APP ROAC H   Thro ugh  t he  ve rtic al   sel ect ion   process,   the  qu e ry  is  proce ssed  a nd  se nt  to  m ulti ple  ver t ic al s  as  well   as  the  We b  s earch   en gin e ,   in  orde r  to   decide   w hich   of  th os e  s houl d  be   sel ect ed   f or   a  giv e n  qu e ry,     this  dep e nds  on  w hat  are  t he  ver ti cal s  inten ded   to  be  retrie ved   by  the  us er ,  we  ref e r  to  th is  as  the  us er  ve rtic al  intent ( VI) a nd  it  can be  def i ne d  as  foll ows:     Give n  a  us er ’s   query  ( )   and  a  s et   of   ca ndidate   ver ti cal s  =   { 1 , 2 , … , } ,  the  ver ti cal   intent    is  represe nted   by  the  vecto r  =   { 1 , 2 , … , } ,   w her e  each   va lue    ind ic at es   the  im po rtanc e  of  the   gi ve n  ver ti cal     to  the  qu e ry  ,  an d  for   each  ve rtic al   ,  giv e n  a   th reshold  ,  a bove  w hi ch  the  ve rtic al   is  assum ed   to h a ve  a  h i gh  intent f or the  query: i f  >     the n w e can sa y t hat t he verti cal     is i nten ded b y t he qu e ry  .   To  ad dress  thi s  pro blem ,  we  propose  a n  a ppr oach   base d  on   Doc2 vec  and   C onvoluti on al   Neural   Netw orks.   Fir s t,  it   gen erates  a  qu ery  em bed di ng s  ve ct or   us ing   the  do c 2vec   al go rithm   that  pr eser ves  synt act ic   and   sem antic   i nfor m at ion   within  each  qu e ry.  Seco nd ly ,  thi s  vector   will   be   us ed  as  inpu t  to  a  Con vo l ut ion al   Neural  Netw ork  m od el   for  increasi ng   t he  represe ntati on   of   the  query  with  m ulti ple  le vels  of   a bs tr act ion  includi ng  ric h  sem antic   i nf orm at ion   an d  the n  cr eat ing  a  glo bal  su m m ariz at ion   of  the  qu ery  featu res.  Fi gure  2  sh ows  the  overall   arch it ect ur e  of   ou r  propose d  ve rtic al   sel ect ion   sy stem .  It  con ta ins  two  m ai n  par ts ,     the  sem antic   rep rese ntati on  of   t he  query  a nd  the  query  l evel  feat ur e  e xt racti on .   S ub se ct ion s  bello w  descr i be   these tw o parts  and all  p e rfo r m ed  ste ps  i n d epth.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Vert ic al intent  pr e dicti on   approac h b as e d o n Do c 2vec  and co nvo l utio na l  neural  network s…  ( Sana e  Ac hsas )   3873       Figure  2 .  Archi te ct ur e  of   t he p rop os ed  v e rtic al  selec ti on  syst e m       3.1.    Semantic   repr esent at i on   of the quer y   The  c or e  al go r it h m   of   this  st ep  is  doc 2v ec  wh ic h  is  an  unsupe rv ise d  m od el   that  is  use d  m os t  to   const ru ct   distri bu te d  re pr e sen ta ti on s  of  ar bitraril y  long  se nt ences.  It  is  a n  extensi on   of   word2 vec  that  le arn s   fix e d - le ng t h  f eat ur e  represe ntati on s  f or   va riable - le ng t h  pieces  of  te xts  su c h  as  se ntences ,  pa ra grap hs ,     and  doc um ent s  [26] .  A  Doc2v ec   or  par a gr a ph  vect or s   has  t wo   dif f eren t  a rch it ect ur es:   T he  Dis tribu t e d    Ba g - of - Word s   m od el   and   t he   Distribu te d  Mem or y  m od el .  The  Distrib ut ed  Ba g - of - Wo r ds   ( DBO W)  m od el   trai ns   f ast er  a nd  do es   not  c onsider  w ord  ord er;  it   pr e dicts  a   rand om   gr ou p  of  w ords   in  a  par a gr a ph  base d  on  the  pro vid e d  pa ragrap h  vecto r.   I n  the  Distri bu te d  Me m or y  (D M)  m od el ,  the  par a grap h  is  treat ed  as  an  extra   word,  wh ic h  is  then  a ve rag e d  with   the  loc al   relevan t  w ord  vecto rs  for  m aking   pr e dic ti on s.  This  m et hod,  howe ver, ac qu i res  a dd it io nal c al culat ion   but  can ac hieve  b e tt er r es ults tha n DBO W.     We  c hose  Doc2V ec   m od el   because   it   ov erco m es  the  di sadv a ntages   of  the   ot her  ba g - of - w ords   m od el s  by  le ar ning  sem antic   relat ion s hip s   be tween  w ords,  this  is  wh y  it   has  bee n  wide ly   us ed   rece nt ly   in  var i ou s   NL P  t asks  [27 - 29]   a nd  I nfor m at ion   Re trie val  w or ks   [30 - 35]   wh e re  it   ha s  pro ve n  that  it   is  able  to   captu re  the   se m antic s  of   pa r agr a phs  wh ic h  le ads  to   excel le nt  res ults.   I n  this  ste p,  the  goal   is  to  le a rn  a  good  sem antic  rep re sentat ion  o f  th e  inp ut  query, foll ow i ng   that  idea;   we  trie d  to  represe nt  each  query  as  vect or   an d  us e d  this   vect or  as  featu res   f or   our   cl ass ific at ion   m od e l  as  prese nted   in  Fig ur e  2.  Ther e f or e,   Doc2v ec   al gorithm  co ntribute s effect iv el y fo r  im pr ov i ng the  pe rfor m ance  of our sy s tem .       3.2.    Query   le vel  fe at u re e xt r act i on   Un li ke   tra diti onal   a ppro ac he s  that  require   handc raf te d  fe at ur es   to  predi ct   releva nt  vert ic al s,  our   appr oach   c onsist s  of   us in g  a  Conv olu ti ona l  Neural  Net wor k  to  e xtract  th e  m os t  i m po rta nt  sem antic   featur es   that  rep re sent  each  query  an d  delet e  tho se  that  are  unnec essary.   Re cent ly ,  CNNs  ha ve   achieved  pro m isi ng   perform ances  in  va rio us   NL P  ta sk s ,  s uc h  as  I nfor m at ion  Extracti on  [ 36] ,  S umm ariza ti on   [37] ,  Ma chine   Transl at ion   [ 38] ,  Cl assifi cat i on   [39] ,  Q uestion   Answe rin g  [40]   and   oth e r  tradit i on al   N L P  ta sk s  [ 41 - 43] .  CN N   arch it ect ure  use d  in  this  pa per is sh own  in Fi gure  3.    -   Inp ut  L ayer:   F irst  of  al l,  once   the  query  em bed di ngs  vecto r s  are   ge ne rated   from   the  pr e vio us  ste p,  we  use   them   to  con str uct  the  i nput  m at rix  nee ded  in  the  em bedding  la ye r  w he re   each  query  is  bein g  represe nt ed   as a  2 - dim ensi on al  m at rix.     -   Con v olu ti on al layer:   The   pri m ar y  purpose  o f   this  la ye r   is t o  ca ptu re   the   s ynta ct ic   and  se m antic   featur e s  of  the  entire  que r y  and   co m pr e ss   these  val ua ble  sem antic s  into  featu re  m aps.   T hus,  w e   perform   sever al  conv olu ti ons  ov e r  the  em bed de d  que ry  vecto rs  us i ng  m ulti ple  filt e rs  with  diff e r e nt  wind ow   s iz e.    As  t he  filt er  m ov es  on,  va r iou s   feat ur es   are  pro du ce d  and  c om bin ed   into   a  featu r e  m ap.   Acti va ti on   functi ons a re a dd e d  t o  inc orp or at e ele m ent - wise  non - li nea rity .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3869   -   3882   3874   -   Po oling   la yer:   In   this  la ye r,   the  goal   is  to  extract  the  m os t  relevan t  fea tur es  within  e ach  feat ur e  m ap ,   therefo re,  we  us e  the  m ax - poolin g  strat e gy  fo r  t he  pooli ng   op e rati on.  Since  there  a r e  m ulti ple  feat ure   m aps,   we  ha ve   a  vecto r  after   each  po olin g  oper ation .  All  ve ct or s  that  a re  ob ta ine d  from   the  m ax - poolin g  la ye r  are c onca te nate d  i nto  a  fi xed - le ngth  fea ture vect or.     -   Fully   co nn ect e d  layers :   these   la ye rs  const it ute  the  cl assifi cat ion   pa rt  of  our  m od el ;  their  m a in  pur po s e  is   to  us e  high - le ve l  featur es   obta ined  fr om   t he  previ ou s  la ye r s  and   passe d  t he m   to  the  final  s of tm ax  la ye r  f or   c la ssifyi ng  t he i nput que ry int o vari ou s  class es b ase d o n  it s  ver ti cal  intents  scores.     In   a dd it io n  to  these  dif fer e nt  la ye rs,   there  ar e   so m e  op tim iz a ti on s  that  we  ha ve  pe rfor m ed  in  order   t o  reduce  the  overf it ti ng   a nd   obta in  bette r  te st  accuracy.  T hese  opti m iz ation s  incl ud e  a pp ly in g  an  l2  norm   const raint  of  the  wei gh t  vect or s  in  t he  co nvol utions  an d  fu ll y  connecte d  la ye rs  as  we ll   as  add in g  sever al   Ba tc h  N or m alizat ion   la ye rs,  that  norm al ize  the  act ivati ons  of   t he  pr e vious  la ye r  for  each   batc h  duri ng   trai ning,   w hich  h el ps t o t rain   our  m od el  f a ste r  a nd conse quently  i m pr ove  our  m od el ’s  p e rfor m ance.             Figure  3 .  I ll us t rati on of the  C NN m od el  arc hitec ture   4.   E X PERI MEN TS   This  sect io n  de scribes  th e  da ta set s  us ed  a nd   t he  va rio us  hyperpa ram eter s  ch os e n  f or  evaluati ng     the p e rfo rm ance of  our  syst em , it al so   giv es  det ai ls about ho w  the  doc 2v ec   and CN N were  traine d.       4.1.     Datasets   In   th ese  ex pe r i m ents,  we  em plo y  th ree  pu bl ic   dataset s  fo r   the  trai ning,  validat io n  an d  te sti ng   our   pro po se d  syst e m   resp ect ively ,  a  su m m ary  s ta ti sti c  of   these  dataset s  is  li ste d  in  Ta ble  1.   We  de scrib e  each   dataset  in deta il  b el ow:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Vert ic al intent  pr e dicti on   approac h b as e d o n Do c 2vec  and co nvo l utio na l  neural  network s…  ( Sana e  Ac hsas )   3875   In   the  fi rst  da ta set ,  we  us e  the  offici al   NTCIR - 12   IMi ne - 2  ver ti cal   i ntent  colle ct ion  fo r  E ngli sh   Subto pics  [ 44 ]   wh ic h  was  de sign e d  to  e xplore  a nd  eval ua te   the  te chnolo gies  of  underst and i ng   us e r  in te nt s   beh i nd  the  qu e ry.  IMI NE - 2  in cl ud es  a  set   of  100  to pics  (i.e.   qu e ries) .  Eac h  top ic   is  la bele d  by  a  s et   of  in te nts  with  prob a bili ti es,  an d  the re  i s  a  set   of  s ub t opic s  as  releva nc e  judgm ent  for  each   ve rtic al   intent.  A  s ub t opic   of  a  giv e n  que ry  is  viewe d  as   a  search  i nt ent  that  sp eci al iz es  and /o r  disam big uates   the  ori gin al   qu e ry,    the  num ber   of   these  subto pics   is  53 3.  The  ge ner al   idea  is  to   first  gen e rate  a  m or e  com plete   rep rese ntati on   of   the  diff e re nt  possible  intents  associat ed  wit h  the  input  qu ery,  an d  then  t o  pe rfor m   ver ti cal   sel ection   f or   eac h  intent se par at el y.    In   a dd it io n,   thi s  dataset   inclu des  fi ve  ty pes  of   qu e ries,  na m el y  “a m b iguou s ”,  “facet e d” ,  “ver y  cl ear” ,  “t a sk - or ie nted” ,  a nd  “ve rtic al - ori ented” ,  t his   al lows  us   t o  i nv e sti gate  the   perform ances  of  ou r  syst em   with   div e rse qu e ries  and  var ie d  to pi cs. Th e  d et ai ls  of the  f ive  que ry ty pes  a re as fo ll ows  [ 44 ] :   a.   Am big uous : T he  c on ce pts/o bject s  beh i nd th e query a re am biguous  ( e. g., " Jag uar "  - > ca r,   anim a l, etc .) .   b.   Facet ed:  The  inf or m at ion   nee ds   be hind  the  qu e ry  inclu de  m any  facets  or   aspects  (e.g.,  “harry   po tt er”  - >  m ov ie , b oo k,   W i kip e dia,  etc. ).   c.   Ver y  cl ear:  T he  in form ation  need   be hind  the  query  is  ve ry  cl ear  so   t hat  usual ly   a  sing le   rele va nt  do c um ent can sat isfy his in f orm ation   needs.  (e. g. ,  “ap ple.c om  h o m epag e”)   d.   Task - ori ented:   The  sea rch   i nt ent  be hind  th e  qu e ry  relat es   the  searc her’s   go al   (e. g. ,  “l os e  weig ht”  - >  exer ci se,  h e al thy f ood, m edici ne,  etc. ).   e.   Ve rtic al - ori ent ed:  The  searc h  intent  beh i nd   t he  query  stron gly  ind ic at es  a  sp eci fic  ve rtic al   (e.g .,  “i P hone   photo ”   - >  I m a ge verti cal ).   We  use   this  dataset   as  trai ning  data  fro m   wh ic h  we  const ru ct   a  va li dation  set   by  sel ect ing     10%  rand om ly.   The  sec ond  da ta se t  us ed  in  this  pa per   is  Fe dW e b’1 4  [ 45 ]   that  is  us ed  in  the  TREC   FedWeb   track  2014,  t he   colle ct ion   c onta ins  sea rch  r esult  pa ges  fro m   10 8  we b  se arch   e ngines  ( e.g .   G oogle,  Y ahoo !,  YouT ube  an d  W i kip e dia) .  F or   eac h  e ng i ne ,  75  te st  top ic s  wer e  pro vide d,   from   wh ic h  50  will   be  use d  f or   ver ti cal   sel ect ion   e valuati ons .   W e  co nduct  a   pr e dicti on   ta s k  f or   t hese  50  te st  qu eries  a nd  com par e  the  resu lt   ob ta ine d wit h t he real  v al ues  i n  the  d at aset .     The  la st  datase t  is  TREC   2009  Mi ll ion   Q ue r y  Track   [46] ,  t his  colle ct ion  c on ta in s  40 000  qu e ries  that  wer e  sam pled  from   two  la rg e   qu e ry  log s .  T o  hel p  an onym iz e  and   sel ect   qu e rie s  with  re la ti vely   hig h  volum e,   they   wer e   pr oc essed  by  a filt er  that  c onve rted  them   into  qu eries  with   r oughly   eq ual  f requ ency  in  a  t hir d  qu e ry  log .   T his  datas et   is  us e d  a s  tr ai nin g  data  f or  doc2 vec   al gor it h m   to  im pr ove  it s  perf or m ance  with  la rge  data .     More ov e r,   the  diff e re nt  qu e ri es  us ed  i n  thes e  exp e rim ents  hav e  dif fer e nt  le ng th s,  f ro m   sh ort   to  lo ng   queries   as sho wn in Fi gures 4,   5 an d 6. The  str ucture o f our m od el   al lows   us  t o  le arn b oth ki nd s .         Table  1 .  Stat ist ic al   inform at io n  o f  v a rio us   da ta set s   Dataset   Descripti o n   Size ( n u m b e r  o f  qu eries)   Max Qu er y   Leng th   (nu m b e r  o f  word s)   Task   NTCIR - 1 2  I MI NE - 2  Eng lish  Sub to p ic  Minin g   [ 4 4 ]   It  co n tain s th e Que ry  un d erstand in g  su b task   an d  the Vertica l  I n co rpo rating  su b tas k .   533   12   9 0 % Tr ain in g   1 0 %  Valid atio n   Fed W eb ’14   [ 4 5 ]   It  is d esig n ed  to re so u rce  selectio n ,  r esu lts  m e rgin g   an d  vertic al selectio n   task s.   50   9   Testin g   TREC  Million  Query  Tr ack 2 0 0 9   [ 4 6 ]   It  is an  exp lo ration  of  ad h o c r etrieval  ov er  a  large set of  qu eries  and  a  large  co llect io n  o f  d o cu m en ts, and  it  i n v estig ates q u estions  of   syste m   ev alu atio n .   4 0 0 0 0   16   d o c2 v ec'  trainin g  data             Figure  4 .  Quer y l eng th  for N TCIR - 12 I Mi ne - 2     Figure  5 .  Quer y l eng th  for Fe dW e b’1 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3869   -   3882   3876       Figure  6 .  Quer y l eng th  for T REC   m il l ion   query trac k  2009       4.2.     H yp er parameter s  an d   tra ini n g   Firstl y,  in  order  to  t rain   and  e valuate   our   pr opos e d  syst em ,  we   nee d  t o  a dj us t  se ver al   hype rp a ram et e rs.   I nd ee d,  re ga rd i ng  the  first   pa rt  of  ou r   arc hitec ture,  to   use   doc2 vec   f or  our  dataset s,  w e  first   trai ned   do c 2ve c  m od el   (P yt ho n  ge ns im   li br ar y  i m ple m entat i on)  on  TREC   2009  Mi ll ion   Qu e ry  Trac k  da ta set s   us in g  Distrib uted  Me m or y  m od el .   Th en  we   trans form ed  al l  the  queries  on  both  t rainin g  a nd   te sti n g  s et s  t o  Do c 2Vec  vector s . T he vari ous p a ram et ers  us ed fo r  trai ning  doc2vec m od e l are s how n  in   Table  2.     In  the   seco nd   pa rt,  t he  im ple m entat ion   of   our   netw ork   is  m ade  us i ng  Ker a s  fr am ewor k  with   Tens orFlo w  ba ckend. Fo r  the   input l ay er,  w e  u se d  Ge ns im ' s   do c 2vec em bed di ngs and c re at ed  in pu t  data  fro m   it ,  instea d  of  usi ng  ke ras  em bed di ng  la ye r.   T o  bu il d  ou r  CN N  a rch it ect ure  there  a re  m any  hype r par am eter s  t o  choose  from .   Ther e fore,  we  first  c onsider  the  pe rfo rm ance  of   a  b asel ine  CN N   config ur at io n  us in g   the p a ram et ers  descr i bed in  T able 3.         Table  2 .  Dif fere nt  pa ram et ers  u se d  t o  trai n  D oc2Vec  m od el   Para m eters   alp h a   m in _ alp h a   m in _ co u n t   Vector size   Nu m b e r  o f  epo ch s   Librar y  us ed   Valu e   0 .02 5   0 .00 2 5   1   300   100   Gen si m       Table  3 .  Param et ers  o f  t he  bas el ine  CN N  c onfig ur at io n   f ilter  regio n   sizes   Featu re  m a p s   l2   regu larization   Drop o u t  rate   Batch   size   o p ti m iz er   Activ atio n   f u n ctio n   p o o lin g   Los s f u n ctio n   Nu m b e r  o f  epo ch s   [3 - 5]   100   0 .01   0 .5   64   ad a m   ReLU   m a x   p o o lin g   Mean sq u ared  err o r   100       The n,   we  e valuated  t he  ef fec t  of   eac h  of   t he   oth e r  par am e te rs  by  ho l ding   al l  oth er  set ti ng s  c on sta nt   and   var y  only   the  facto r  of  interest .  D ur i ng   t hese  ex per im ents,  we  c ho se  t o  us e  Re L U  act ivati on   f un ct i on   a nd  m ax - po oling   strat egy  f or  our   CNN  m od el   w it h  m ean  sq uared  er r or   l os s  functi on,  these   pa ram et ers  are  m os tly  us e d  in   CN N  a rch it ect ures  a nd  giv es   go od  pe rfor m ances.  F inall y,  we  c ombine d  al l  the   good  va riat ion   r esults   ob ta ine d from  these e xp e rim e nts,  a nd  us ed  them  f or   our   sugg e ste d  C NN  m od el .         5.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION   In   this  sect io n,  we  pr e sent  an d  disc us s  ou r  exp e rim ental   re su lt s  ob ta i ned   by  each  pa rt  of   our  ve rtic al   sel ect ion  syst e m .       5.1.    Se ma nt i c  represe n tati on   of the q uer y  usin g  D oc2v ec   Starti ng  with   the  first  par t  of  ou r  propose d  syst em ,  on c e  doc2 vec  m od el   is  trai ne d,  we  us e  it   t o  gen e rate  an  e m bed din g  vect or   f or  each  query  in  ou r  colle ct ion s  (trai n  set   and   validat ion   set   +  te st  set ).    These  em beddi ng  vect or s   m us t  captu re  sem antic   m eanin gs  of  eac h  of  the se  queries .  In  this  re sp ect ,   to  m ake  su re  t hat  this  m od el   achieve d  this  go al ,  we   us e d  our  doc2 vec  m od el   to  f ind   the  m os t  sim il ar  qu eries  f or   t wo  sam ple  qu eries  in  ou r  dataset ,   the  resu lt ing  queries,  a nd   c orrespo nd i ng   sc ores  are  present ed  i n  Table  4.  As  we   can  see  in  this  ta ble,  the  sim il arity  scor es  between   the  first  qu e ries  and   the  sec ond  on es  are  sig ni ficant.     We  fig ur e  ou t   that  this  do c2v ec  m od el   is  a  m eaning f ul  m od el   and   c an  su ccess f ully   reco gniz e  sem antic   inf or m at ion  a m on g  que ries.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Vert ic al intent  pr e dicti on   approac h b as e d o n Do c 2vec  and co nvo l utio na l  neural  network s…  ( Sana e  Ac hsas )   3877   Ta ble  4 .  Sim il a rity   scor e   f or two sam ple q ue ries  f ro m   o ur c ollec ti on s   First qu ery   Seco n d  qu ery   Their si m ilarit y  s c o re   Moth er’ s D ay  gif ts sh o p p in g  site   W allp ap er  co m p u ter   0 .24 3 7 0 5 6 6 0 6 6 2 6 3 7 6 3   Make re su m e on li n e f ree   Make re su m e f ree   te m p lates   0 .90 9 2 4 9 9 4 4 7 3 0 9 5 6 9   Ap p le latest news  p rod u cts   h o m e  cleanin g  pro d u cts   0 .85 4 6 9 0 2 9 4 8 5 6 9 0 2 6   b an an as seed s p lan t   b an an as seed  ins id e   0 .99 7 9 9 6 8 0 7 0 9 8 3 8 8 7   Virgin ia tou ris m   Ir aq  wa r  p ictu res   0 .14 6 3 2 5 7 6 4 9 6 4 2 1 6 3   wallp ap er  m ag azin e   Asian  cultu re   0 .29 1 0 7 1 2 8 8 4 5 1 4 8 0 6 7       5.2.    Query   le vel  fe at u re e xt r act i on   using   CNN   As  w e  ha ve  e va luate d  the qua li ty   of   the  quer y  vector s obtai ned   i n  the p re vi ou s p art,   we  procee d  now   to the e valuati on of  our  m od e l archite ct ure.  First o f  al l,  we st art b y asses sing t he  im pact o f va rio us   par a m et ers  us e d  in  ord e r  t o  c onfig ur e  ou r  CN N  m od el  a nd obtai n  t he b est  possible  res ults.       5.2.1.  I mp act  of  filter si z es   We  ex plore d  the  ef fect  of  va rio us   filt er  siz es,  w hile  kee pi ng   the  num ber   of  filt ers  for  each  re gion   siz e  fixe d  at   100.   Fi gure  7  s hows   that  th e  p lot  for  t he  filt er  siz e  of  [ 2 - 4]   was   at   the   to p  of  al l  the   ot he r  plo ts  thr oughout  the   r un,  a nd  it   yi el ded   bette r   acc ur acy   (69.9 4% )  c om par ed  t o  filt er  siz es  [ 3 - 5]  an d  [ 4 - 6]  ( 66. 39%  and 67. 22%  re sp ect ively )  as  re ported  in  T abl e  5.             Figure  7 .  A cc uracy  co m par iso n of fil te r  siz e  var ia ti ons       Table  5 . Acc uracy  co m par iso n of fil te r  siz e  var ia ti ons   Filter  sizes   [2 - 4]   [3 - 5]   [4 - 6]   Accurac y   6 9 .94 %   6 6 .39 %   6 7 .22 %       5.2.2.  I mp act  o f  fe ature m aps   The  var ia ti ons  of   t he  nu m ber   of   filt ers  per   filt er  siz es  do n’ t  help  m uch   as   s how n  in   Fig ur e   8,  but  sti ll   there a re a  f e w  noti ceable  acc ur acy   res ults w hen the  num ber   of   filt ers  is  200 ( 68. 48 % )  as  shown i n  Ta bl e 6 .       5.2.3.  I mp act  of  r eg ulariz at i on   We  ha ve  us e d  two  com m on   regulariz at ion  strat egies  for  our  CN N,   that   are  dropo ut  and   l2  norm   const raints.  W e ex plo r e the e ff ect   of  t hese t wo strate gies  he re. we  pr ese nt ed  the  ef fect o f  the l2 n or m  im po sed  on   t he  weig ht  vecto rs  in  Fig ure  9  an d  Ta ble  7.   We  the n  e xperim ented  wit h  va ryi ng  the  dro pout  rate  fro m   0. 1   to  0.5  a s  s hown  in  in   Fig ure  10  a nd  Ta ble  8,  fi xing  t he  l2  norm   con st raint  to   0. 01.   T he  var ia t ion s  i n  regulariz at io n  sh ow  t hat  f or   the  l2  norm   con st raint,  t he  cl assifi cat ion   perform ance  i s  higher   with   va lue=0   wh ic h  pro du ce   best  resu lt s  co m par ed  to  hig he r  values  that  of te n  hurts  pe r form ance  as  sh own  in  F ig ur e  9  an d  Table 7.  Se pa r at el y, we  con si der e d  the ef fec t of  d r opout rat e. Fig ure 1 0  in dicat e that wh e n  set ti ng  the dr opout   rate  to   0.2   it   gi ves  t he  best  ac cur acy   res ults  (69.7 3%)  an d  t his  value   dec re ase  w he n  we  i ncr ease   the   dr opout  rate as  repor te d  in  Ta ble 8.       5.2.4.  I mp act  of batch  siz e   We  nex t  i nv e sti gated  the   ef fe ct   of  the  Ba tc h  siz e.  Fi gure  11  a nd  Ta ble  9  sh ow  t hat  var y ing   t he  batch   si ze al so   helps   li ttle, an d  the  best  accur a cy  r e su lt  obtai ne d w as 67. 01%  with a  batch  size  of v al ue 60.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3869   -   3882   3878         Figure  8 .  I m pact o f  the  num ber   of   filt ers per  f il te r  siz e         Figure  9 .  A cc uracy  co m par iso n wit h  var i ou s   var ia ti ons  of l2  nor m  co ns t raint   Table  6 . Im pact  of the  num ber  of   filt ers  pe r fil te r  siz e   Nu m b e r  o f  f ilters   Accurac y  ( %)   N=5 0   6 6 .39 %   N=1 0 0   6 6 .81 %   N=1 3 0   6 5 .97 %   N=1 5 0   6 6 .60 %   N=2 0 0   6 8 .48 %       Table  7 . Acc uracy  co m par iso n wit h vari ou s   var ia ti ons  of l2  nor m  co ns t raint   l2  no r m  con strain t  v alu e   Accurac y   0   7 5 .37 %   0 .01   6 5 .97 %   0 .1   6 5 .14 %   0 .25   6 5 .34 %   0 .4   6 4 .93 %           Figure  10 . Acc ur acy  c om par ison wit h va rio us  var ia ti ons  of  dr opout rate         Figure  11 . Acc ur acy  c om par ison wit h va rio us batc h  siz es     Table  8 . Acc uracy  co m par iso n wit h vari ou s   var ia ti ons  of dr opout rate   Drop o u t r ate   Accurac y   0 .1   6 7 .64 %   0 .2   6 9 .73 %   0 .3   6 7 .43 %   0 .4   6 5 .97 %   0 .5   6 5 .34 %     Table  9 . Acc uracy   com par iso n   with  var i ou s  bat ch  siz es   Batch si zes   A ccura cy   30   6 5 .34 %   60   6 7 .01 %   120   6 4 .72 %   240   6 6 .64 %         5.2.5.  I mp act  of  optimi z ers   Re gardin g  the  op ti m iz ers,   we   can  see  cl ea rly   fr om   Figure   12  that  on ly   the  c urves  of   “ adam ”  an d  “adad el ta ”  optim iz ers  wer e  at   the  top .  Th us ,  they   pro duce  best  accu r acy   resu lt s  (66.81%  and   65.97%)  com par ed  t o  “ sg d”   ( 56. 16 % )   as  sho wn  in  Table  10.   Ne xt ,  we  e xp l oited  the  obser vat ion s  giv e n  a bove   to   config ur e   our   CNN  m od el   w it h  the  be st  va r ia ti on s  of  par a m et ers.   W e  s um m arize  the  su ggest e d  pa ra m et ers  in  Table  11.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.