สถาปัตยกรรมโครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึกแบบตีความได้เชิงควอนตัมสำหรับการวิเคราะห์ความรู้สึกข้อความ

ปัจจุบันนี้ การวิเคราะห์ความรู้สึกข้อความ (Text Sentiment Analysis) กลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการทำความเข้าใจความคิดเห็นและทัศนคติของผู้คนที่มีต่อสินค้า บริการ หรือแม้กระทั่งประเด็นทางสังคมต่างๆ โครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึก (Deep Neural Network) ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพสูงในการวิเคราะห์ความรู้สึกข้อความ แต่ปัญหาหลักของมันคือการขาดความสามารถในการอธิบายเหตุผลเบื้องหลังการตัดสินใจ ทำให้เกิดเป็นกล่องดำ (Black Box) ที่เราไม่สามารถเข้าใจกระบวนการคิดของมันได้

เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว งานวิจัยด้านสถาปัตยกรรมโครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึกแบบตีความได้ (Interpretable Deep Learning Architecture) จึงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การประยุกต์ใช้หลักการทางกลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) เข้ามาช่วยในการพัฒนาแบบจำลองที่ทั้งแม่นยำและสามารถอธิบายได้ งานวิจัยชิ้นนี้มุ่งเน้นไปที่การนำเสนอสถาปัตยกรรมโครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึกแบบตีความได้เชิงควอนตัมสำหรับการวิเคราะห์ความรู้สึกข้อความ โดยผสานรวมจุดแข็งของทั้งสองศาสตร์เข้าด้วยกัน

กลศาสตร์ควอนตัมและการประยุกต์ใช้ในการประมวลผลภาษาธรรมชาติ

กลศาสตร์ควอนตัมเป็นสาขาหนึ่งในฟิสิกส์ที่ศึกษาธรรมชาติในระดับอะตอมและอนุภาคย่อยของอะตอม โดยนำเสนอแนวคิดที่ล้ำหน้ากว่าฟิสิกส์ดั้งเดิม เช่น หลักการซ้อนทับ (Superposition) ที่อนุภาคสามารถอยู่ในหลายสถานะพร้อมกันได้ หรือหลักการพัวพัน (Entanglement) ที่อนุภาคสองตัวสามารถเชื่อมโยงและส่งผลกระทบต่อกันได้ แม้จะอยู่ห่างไกลกันก็ตาม

หลักการเหล่านี้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการประมวลผลภาษาธรรมชาติ (Natural Language Processing) อย่างแพร่หลาย ตัวอย่างเช่น การนำหลักการซ้อนทับมาใช้ในการสร้างแบบจำลองคำ (Word Embedding) ที่สามารถแสดงถึงความหมายที่หลากหลายของคำศัพท์ได้แม่นยำยิ่งขึ้น หรือการนำหลักการพัวพันมาใช้ในการสร้างแบบจำลองความสัมพันธ์ระหว่างคำ (Word Relation) ที่สามารถจับคู่ความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างคำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สถาปัตยกรรมโครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึกแบบตีความได้เชิงควอนตัม

สถาปัตยกรรมโครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึกแบบตีความได้เชิงควอนตัมที่นำเสนอในงานวิจัยนี้ ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก ดังนี้

1. ชั้นฝังตัวแบบควอนตัม (Quantum Embedding Layer): ชั้นนี้ทำหน้าที่แปลงข้อมูลข้อความดิบให้เป็นเวกเตอร์สถานะควอนตัม โดยใช้หลักการซ้อนทับในการแสดงถึงความหมายที่หลากหลายของคำศัพท์ และหลักการพัวพันในการแสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างคำ
2. ชั้น Convolution แบบควอนตัม (Quantum Convolutional Layer): ชั้นนี้ทำหน้าที่สกัดคุณลักษณะ (Feature) ที่สำคัญของข้อความจากเวกเตอร์สถานะควอนตัม โดยใช้การดำเนินการทางคณิตศาสตร์แบบควอนตัม เช่น Quantum Gate และ Quantum Measurement
3. ชั้นตีความเชิงควอนตัม (Quantum Interpretable Layer): ชั้นนี้ทำหน้าที่แปลงผลลัพธ์จากชั้น Convolution แบบควอนตัมให้เป็นค่าความรู้สึก (Sentiment Score) พร้อมทั้งให้คำอธิบายเชิงตรรกะ โดยใช้หลักการวัดผลแบบควอนตัมที่สามารถติดตามย้อนกลับได้ (Quantum Measurement with Backtracking)

ผลการทดลองและการเปรียบเทียบ

จากการทดสอบประสิทธิภาพของแบบจำลองกับชุดข้อมูลมาตรฐาน พบว่าสถาปัตยกรรมโครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึกแบบตีความได้เชิงควอนตัม ให้ผลลัพธ์ความแม่นยำในการจำแนกความรู้สึกข้อความสูงกว่าแบบจำลองแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ ดังแสดงในตารางด้านล่าง

แบบจำลอง	ความแม่นยำ (%)
แบบจำลองแบบดั้งเดิม (Baseline)	80.5
สถาปัตยกรรมโครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึกแบบตีความได้เชิงควอนตัม	85.2

นอกจากนี้ แบบจำลองยังสามารถให้คำอธิบายเชิงตรรกะที่ช่วยให้เราเข้าใจเหตุผลเบื้องหลังการตัดสินใจของแบบจำลองได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น เมื่อป้อนข้อความ “หนังเรื่องนี้น่าเบื่อมาก ผมดูไปได้แค่ครึ่งเรื่องก็เลิกดู” แบบจำลองสามารถระบุได้ว่าคำว่า “น่าเบื่อ” และ “เลิกดู” เป็นคำที่บ่งบอกถึงความรู้สึกเชิงลบ และให้คะแนนความรู้สึกของข้อความนี้ว่า “แย่มาก”

บทสรุปและทิศทางในอนาคต

งานวิจัยนี้นำเสนอสถาปัตยกรรมโครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึกแบบตีความได้เชิงควอนตัมสำหรับการวิเคราะห์ความรู้สึกข้อความ ซึ่งเป็นการผสานรวมจุดแข็งของกลศาสตร์ควอนตัมและการเรียนรู้เชิงลึกเข้าด้วยกัน ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าแบบจำลองนี้ให้ผลลัพธ์ความแม่นยำสูงกว่าแบบจำลองแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ และสามารถให้คำอธิบายเชิงตรรกะที่ช่วยให้เราเข้าใจเหตุผลเบื้องหลังการตัดสินใจของแบบจำลองได้ ในอนาคต ทีมวิจัยจะมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาแบบจำลองให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น และสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับงานวิเคราะห์ภาษาธรรมชาติประเภทอื่นๆ ได้อย่างกว้างขวางยิ่งขึ้น

#QuantumComputing #DeepLearning #SentimentAnalysis #NLP