1　開始之前：先懂 4 個觀念

結論：整份作業只建立在 4 個觀念上。這 4 個懂了，後面每一步都只是「把觀念寫成程式」。考試也最可能從這裡出題。

觀念 1：電腦只看得懂數字，所以要把字變成一串數字

電腦不知道 cat 是什麼。它只會做數學。

所以我們幫每個英文字準備一串數字，例如 100 個數字。這串數字叫 詞向量（word embedding）。

你可以把這 100 個數字想成這個字在「意思地圖」上的座標。平常的地圖只有 2 個數字（經度、緯度），這張地圖有 100 個方向，所以人畫不出來，但電腦算得出來。

把每個字的座標收集起來，就是一本「字典」：查一個字，得到它的座標。

觀念 2：座標越近，意思越像

一份好的詞向量，會把 cat（貓）和 dog（狗）放得很近，把 cat 和 truck（卡車）放得很遠。

「多近」用一個叫 cosine similarity（餘弦相似度）的分數來量。白話：看兩個字的「方向」有多一致。

分數意思
接近 1方向幾乎一樣 → 很像
接近 0沒什麼關係
負的方向相反（注意：方向相反 ≠ 意思相反。反義詞例如 good／bad 的分數反而常常很高，見第 11 節）

報告第 4 題「找最像的 5 個字」，就是在地圖上找離它最近的 5 個鄰居。

觀念 3：座標可以加減，加減代表「關係」

這是整份作業最核心的一點。看這張圖：

man 男人 woman 女人 king 國王 queen 女王 「變成女性」這一步 同一步 「變成皇室」 「變成皇室」

從 man 走到 woman 的那一步（紅色箭頭），跟從 king 走到 queen 的那一步，方向和長度大致一樣（老師的說法：「不是這麼 exactly 一樣，但趨勢很接近」，W3 00:32:01）。四個點大約排成一個平行四邊形。

所以只要知道三個點，就能推出第四個點：

queen − king ＋ man ≈ woman
（B）  （A）   （C）   （D）

白話：「把 king 變成 queen 的那一步」，套到 man 身上，就會走到 woman。

注意：作業規格 PDF 第 2 頁寫成「King + Queen − Man ≈ Woman」，那是筆誤。正確是 B − A ＋ C（程式模板的提示寫的才對）。

作業的考卷 19,544 題，每一題都是這樣：給 A、B、C，叫電腦算出 D。

觀念 4：座標是電腦自己「看鄰居」學出來的

沒有人一個一個去設定座標。電腦是讀了大量文章之後，自己算出來的。

它根據一句很有名的話：「看一個字的朋友，就知道它是什麼字。」常常出現在同樣前後文的字，意思通常很像。

例如「我養了一隻＿＿，牠很可愛」，空格可以填貓、狗、兔子。這些字前後文很像，所以座標會很近。

這個「讀文章、看鄰居、算座標」的過程叫 訓練。作業用的方法叫 Word2Vec，裡面又分兩種：

方法它在練習什麼比喻
Skip-gram（老師投影片的重點）給中間的字，猜旁邊會出現哪些字看到「貓」，猜旁邊可能有「養」「可愛」
CBOW給旁邊的字，猜中間是什麼字看到「養了一隻＿＿很可愛」，猜中間是「貓」

練習的過程中，電腦會一直微調每個字的座標，讓猜測越來越準。練完之後，座標就是我們要的詞向量。

所以對作業的影響是
字典好不好，完全取決於電腦讀了什麼文章：讀多少、讀什麼種類、文章怎麼整理過。 報告第 2 題（讀多少）、第 3 題（讀什麼種類）、第 1 題和第 5 題（怎麼整理），全部都是在問這件事。
這個觀念也解釋了詞向量的缺點
電腦學的是「誰出現在相似的前後文」，不是「意思」。hot（熱）和 cold（冷）意思相反，但前後文很像（「今天很＿＿」），所以座標反而很近。 還有：apple 不管是水果還是公司，都只有一組座標。這就是後面幾週要教 BERT（會看上下文給不同座標）的原因。

2　準備工作：要在哪裡跑、要裝什麼

結論：你有兩個選擇：Google Colab（老師推薦）或自己的電腦（我這次用的）。你的筆電比 Colab 免費版強很多，我建議在自己電腦跑，但交作業時要多附 requirements.txt、報告要寫電腦規格。

兩種做法比一比

Google Colab（免費版）自己的電腦（你的筆電）
要不要安裝不用，開瀏覽器就能用要裝 Python 和套件（下面有指令）
CPU（訓練詞向量只用 CPU）通常只有 2 核心i7-11800H，8 核心 16 執行緒
記憶體約 12 GB16 GB（系統顯示 15.7 GB）
斷線風險閒置太久或跑太久會被中斷，畫面上的結果會不見不會
模板指令能不能直接用可以（!wget、!gdown、!cat 都是 Linux 指令）不行，要改成 Python（我已經改好，見第 5 節）
交作業要多做什麼報告寫「Colab」＋Python 版本報告寫作業系統、CPU、Python 版本；一定要附 requirements.txt

「Colab 通常只有 2 核心、訓練會慢很多」是我根據 Colab 免費版一般配置推的，這次沒有實際在 Colab 上計時。

顯示卡用不用得到？

用不到。這份作業用的 Gensim 只用 CPU 算。你的 RTX 3060、Colab 的免費 GPU，對這份作業都沒有幫助。

在自己電腦上準備環境（照抄就好）

在作業資料夾打開終端機，一行一行貼：

py -3.12 -m venv .venv
.venv\Scripts\python.exe -m pip install gensim pandas scikit-learn matplotlib tqdm gdown nltk jupyter
.venv\Scripts\python.exe -m jupyter notebook

這三行在做什麼：

  1. 建一個獨立的 Python 環境（.venv 資料夾）。好處是作業用的套件跟電腦裡其他東西分開，不會互相打架。
  2. 裝作業要用的套件。
  3. 打開 Jupyter（跟 Colab 長得很像的筆記本介面，只是在你電腦上跑）。

硬碟要準備多少空間

東西大小
維基百科 11 個壓縮檔6.93 GB（Windows 檔案總管會顯示約 6.45 GB，因為它用 1024 進位）
抽樣出來的 5%、10%、20% 文字檔，加上整理過的版本⟦R:sample_disk⟧
GloVe 現成詞向量＋論壇語料約 0.4 GB（放在 C:\Users\你\gensim-data）
要小心：照模板「解壓縮＋合併」會多吃很多空間
模板的做法是先解壓縮（而且保留壓縮檔），再把 11 個檔合併成一個。同一份資料等於存三份。 我改成「直接讀壓縮檔、邊讀邊抽樣」，不解壓、不合併，結果完全一樣。規定允許改「載入資料」的部分，所以這樣改不扣分。