--- language: lo language_name: Lao language_family: taikadai_southwestern tags: - wikilangs - nlp - tokenizer - embeddings - n-gram - markov - wikipedia - feature-extraction - sentence-similarity - tokenization - n-grams - markov-chain - text-mining - fasttext - babelvec - vocabulous - vocabulary - monolingual - family-taikadai_southwestern license: mit library_name: wikilangs pipeline_tag: text-generation datasets: - omarkamali/wikipedia-monthly dataset_info: name: wikipedia-monthly description: Monthly snapshots of Wikipedia articles across 300+ languages metrics: - name: best_compression_ratio type: compression value: 4.276 - name: best_isotropy type: isotropy value: 0.7907 - name: vocabulary_size type: vocab value: 0 generated: 2026-01-10 --- # Lao - Wikilangs Models ## Comprehensive Research Report & Full Ablation Study This repository contains NLP models trained and evaluated by Wikilangs, specifically on **Lao** Wikipedia data. We analyze tokenizers, n-gram models, Markov chains, vocabulary statistics, and word embeddings. ## ๐Ÿ“‹ Repository Contents ### Models & Assets - Tokenizers (8k, 16k, 32k, 64k) - N-gram models (2, 3, 4, 5-gram) - Markov chains (context of 1, 2, 3, 4 and 5) - Subword N-gram and Markov chains - Embeddings in various sizes and dimensions (aligned and unaligned) - Language Vocabulary - Language Statistics ![Performance Dashboard](visualizations/performance_dashboard.png) ### Analysis and Evaluation - [1. Tokenizer Evaluation](#1-tokenizer-evaluation) - [2. N-gram Model Evaluation](#2-n-gram-model-evaluation) - [3. Markov Chain Evaluation](#3-markov-chain-evaluation) - [4. Vocabulary Analysis](#4-vocabulary-analysis) - [5. Word Embeddings Evaluation](#5-word-embeddings-evaluation) - [6. Morphological Analysis (Experimental)](#6--morphological-analysis-experimental) - [7. Summary & Recommendations](#7-summary--recommendations) - [Metrics Glossary](#appendix-metrics-glossary--interpretation-guide) - [Visualizations Index](#visualizations-index) --- ## 1. Tokenizer Evaluation ![Tokenizer Compression](visualizations/tokenizer_compression.png) ![Tokenizer Fertility](visualizations/tokenizer_fertility.png) ![Tokenizer OOV](visualizations/tokenizer_oov.png) ![Total Tokens](visualizations/tokenizer_total_tokens.png) ### Results | Vocab Size | Compression | Avg Token Len | UNK Rate | Total Tokens | |------------|-------------|---------------|----------|--------------| | **8k** | 3.254x | 3.29 | 0.1618% | 425,150 | | **16k** | 3.649x | 3.69 | 0.1814% | 379,183 | | **32k** | 4.002x | 4.05 | 0.1990% | 345,735 | | **64k** | 4.276x ๐Ÿ† | 4.32 | 0.2126% | 323,587 | ### Tokenization Examples Below are sample sentences tokenized with each vocabulary size: **Sample 1:** `.gf เปเบกเปˆเบ™เป‚เบ”เป€เบกเบ™เบญเบดเบ™เป€เบ•เบตเป€เบ™เบฑเบ”เบฅเบฐเบ”เบฑเบšเบชเบนเบ‡เบชเบธเบ”เบ•เบฒเบกเบฅเบฐเบซเบฑเบ”เบ›เบฐเป€เบ—เบ” (ccTLD) เบชเปเบฒเบฅเบฑเบšเบ›เบฐเป€เบ—เบ”เป€เบŸเบ™เบปเป€เบเบตเบ` | Vocab | Tokens | Count | |-------|--------|-------| | 8k | `โ–. g f โ–เปเบกเปˆเบ™ เป‚เบ”เป€เบกเบ™เบญเบดเบ™เป€เบ•เบตเป€เบ™เบฑเบ” เบฅเบฐเบ”เบฑเบšเบชเบนเบ‡เบชเบธเบ” เบ•เบฒเบกเบฅเบฐเบซเบฑเบ”เบ›เบฐเป€เบ—เบ” โ–( cctld ) ... (+6 more)` | 16 | | 16k | `โ–. g f โ–เปเบกเปˆเบ™ เป‚เบ”เป€เบกเบ™เบญเบดเบ™เป€เบ•เบตเป€เบ™เบฑเบ” เบฅเบฐเบ”เบฑเบšเบชเบนเบ‡เบชเบธเบ” เบ•เบฒเบกเบฅเบฐเบซเบฑเบ”เบ›เบฐเป€เบ—เบ” โ–( cctld ) ... (+6 more)` | 16 | | 32k | `โ–. g f โ–เปเบกเปˆเบ™ เป‚เบ”เป€เบกเบ™เบญเบดเบ™เป€เบ•เบตเป€เบ™เบฑเบ” เบฅเบฐเบ”เบฑเบšเบชเบนเบ‡เบชเบธเบ” เบ•เบฒเบกเบฅเบฐเบซเบฑเบ”เบ›เบฐเป€เบ—เบ” โ–( cctld ) ... (+5 more)` | 15 | | 64k | `โ–. gf โ–เปเบกเปˆเบ™ เป‚เบ”เป€เบกเบ™เบญเบดเบ™เป€เบ•เบตเป€เบ™เบฑเบ” เบฅเบฐเบ”เบฑเบšเบชเบนเบ‡เบชเบธเบ” เบ•เบฒเบกเบฅเบฐเบซเบฑเบ”เบ›เบฐเป€เบ—เบ” โ–( cctld ) โ–เบชเปเบฒเบฅเบฑเบšเบ›เบฐเป€เบ—เบ” ... (+2 more)` | 12 | **Sample 2:** `6 เบชเบดเบ‡เบซเบฒ เป€เบ›เบ™เบงเบฑเบ™เบ—เบตเปˆ 218 เบŠเบญเบ‡เบ›เบตเบ•เบฒเบกเบ›เบฐเบ•เบดเบ—เบดเบ™เบชเบธเบฅเบดเบเบฐเบ„เบฐเบ•เบด เป€เบซเบ”เบเบฒเบ™เบชเบณเบ„เบฑเบ™ เบงเบฑเบ™เป€เบเบตเบ” เบงเบฑเบ™เป€เบชเบเบŠเบตเบงเบดเบ”` | Vocab | Tokens | Count | |-------|--------|-------| | 8k | `โ– 6 โ–เบชเบดเบ‡เบซเบฒ โ–เป€เบ›เบ™เบงเบฑเบ™เบ—เบตเปˆ โ– 2 1 8 โ–เบŠเบญเบ‡เบ›เบตเบ•เบฒเบกเบ›เบฐเบ•เบดเบ—เบดเบ™ เบชเบธเบฅเบดเบเบฐเบ„เบฐเบ•เบด ... (+3 more)` | 13 | | 16k | `โ– 6 โ–เบชเบดเบ‡เบซเบฒ โ–เป€เบ›เบ™เบงเบฑเบ™เบ—เบตเปˆ โ– 2 1 8 โ–เบŠเบญเบ‡เบ›เบตเบ•เบฒเบกเบ›เบฐเบ•เบดเบ—เบดเบ™ เบชเบธเบฅเบดเบเบฐเบ„เบฐเบ•เบด ... (+3 more)` | 13 | | 32k | `โ– 6 โ–เบชเบดเบ‡เบซเบฒ โ–เป€เบ›เบ™เบงเบฑเบ™เบ—เบตเปˆ โ– 2 1 8 โ–เบŠเบญเบ‡เบ›เบตเบ•เบฒเบกเบ›เบฐเบ•เบดเบ—เบดเบ™ เบชเบธเบฅเบดเบเบฐเบ„เบฐเบ•เบด ... (+3 more)` | 13 | | 64k | `โ– 6 โ–เบชเบดเบ‡เบซเบฒ โ–เป€เบ›เบ™เบงเบฑเบ™เบ—เบตเปˆ โ– 2 1 8 โ–เบŠเบญเบ‡เบ›เบตเบ•เบฒเบกเบ›เบฐเบ•เบดเบ—เบดเบ™ เบชเบธเบฅเบดเบเบฐเบ„เบฐเบ•เบด ... (+3 more)` | 13 | **Sample 3:** `เบชเบธเบ”เบ—เบดเบ”เบฒ เบญเบฐเบ™เบธเบชเบดเบ™ (เบŠเบทเปˆเบซเบผเบดเป‰เบ™:เบกเบดเบกเบตเปˆ) เป€เบ›เบฑเบ™เบ™เบฒเบ‡เบ‡เบฒเบก,เบ™เบฒเบ‡เปเบšเบšเบŠเบฒเบงเบฅเบฒเบง เปเบฅเบฐเป€เบ›เบฑเบ™เบ•เบปเบงเปเบ—เบ™เบˆเบฒเบเปเบ‚เบงเบ‡เบชเบฐเบซ...` | Vocab | Tokens | Count | |-------|--------|-------| | 8k | `โ–เบชเบธเบ” เบ—เบดเบ”เบฒ โ–เบญเบฐเบ™เบธ เบชเบดเบ™ โ–( เบŠเบทเปˆเบซเบผเบดเป‰เบ™ : เบกเบด เบกเบต เปˆ ... (+18 more)` | 28 | | 16k | `โ–เบชเบธเบ” เบ—เบดเบ”เบฒ โ–เบญเบฐเบ™เบธ เบชเบดเบ™ โ–( เบŠเบทเปˆเบซเบผเบดเป‰เบ™ : เบกเบด เบกเบตเปˆ ) ... (+14 more)` | 24 | | 32k | `โ–เบชเบธเบ”เบ—เบดเบ”เบฒ โ–เบญเบฐเบ™เบธเบชเบดเบ™ โ–( เบŠเบทเปˆเบซเบผเบดเป‰เบ™ : เบกเบด เบกเบตเปˆ ) โ–เป€เบ›เบฑเบ™เบ™เบฒเบ‡เบ‡เบฒเบก , ... (+12 more)` | 22 | | 64k | `โ–เบชเบธเบ”เบ—เบดเบ”เบฒ โ–เบญเบฐเบ™เบธเบชเบดเบ™ โ–( เบŠเบทเปˆเบซเบผเบดเป‰เบ™ : เบกเบด เบกเบตเปˆ ) โ–เป€เบ›เบฑเบ™เบ™เบฒเบ‡เบ‡เบฒเบก , ... (+10 more)` | 20 | ### Key Findings - **Best Compression:** 64k achieves 4.276x compression - **Lowest UNK Rate:** 8k with 0.1618% unknown tokens - **Trade-off:** Larger vocabularies improve compression but increase model size - **Recommendation:** 32k vocabulary provides optimal balance for production use --- ## 2. N-gram Model Evaluation ![N-gram Perplexity](visualizations/ngram_perplexity.png) ![N-gram Unique](visualizations/ngram_unique.png) ![N-gram Coverage](visualizations/ngram_coverage.png) ### Results | N-gram | Variant | Perplexity | Entropy | Unique N-grams | Top-100 Coverage | Top-1000 Coverage | |--------|---------|------------|---------|----------------|------------------|-------------------| | **2-gram** | Word | 3,552 | 11.79 | 7,139 | 20.1% | 49.9% | | **2-gram** | Subword | 2,184 ๐Ÿ† | 11.09 | 20,562 | 30.0% | 71.8% | | **3-gram** | Word | 5,061 | 12.31 | 8,179 | 15.3% | 43.3% | | **3-gram** | Subword | 18,283 | 14.16 | 110,536 | 10.7% | 33.7% | | **4-gram** | Word | 15,243 | 13.90 | 20,416 | 8.0% | 22.3% | | **4-gram** | Subword | 79,610 | 16.28 | 344,446 | 5.8% | 18.2% | | **5-gram** | Word | 12,635 | 13.63 | 15,847 | 8.0% | 21.2% | | **5-gram** | Subword | 160,221 | 17.29 | 489,758 | 3.6% | 12.7% | ### Top 5 N-grams by Size **2-grams (Word):** | Rank | N-gram | Count | |------|--------|-------| | 1 | `เบ„ เบช` | 3,689 | | 2 | `เธž เธจ` | 1,013 | | 3 | `เบž เบช` | 932 | | 4 | `of the` | 838 | | 5 | `เบ›เบฐ เป€เบ—เบ”` | 375 | **3-grams (Word):** | Rank | N-gram | Count | |------|--------|-------| | 1 | `เบช เบ„ เบช` | 245 | | 2 | `เบชเบฒ เบ—เบฒ เบฅเบฐ` | 193 | | 3 | `เบ—เบฒ เบฅเบฐ เบ™เบฐ` | 186 | | 4 | `เบž เบช เบ„` | 185 | | 5 | `เบŠเบญเบ‡เบ›เบตเบ•เบฒเบกเบ›เบฐเบ•เบดเบ—เบดเบ™เบชเบธเบฅเบดเบเบฐเบ„เบฐเบ•เบด เป€เบซเบ”เบเบฒเบ™เบชเบณเบ„เบฑเบ™ เบงเบฑเบ™เป€เบเบตเบ”` | 169 | **4-grams (Word):** | Rank | N-gram | Count | |------|--------|-------| | 1 | `เบž เบช เบ„ เบช` | 185 | | 2 | `เบชเบฒ เบ—เบฒ เบฅเบฐ เบ™เบฐ` | 183 | | 3 | `เบ—เบฒ เบฅเบฐ เบ™เบฐ เบฅเบฑเบ”` | 164 | | 4 | `เบŠเบญเบ‡เบ›เบตเบ•เบฒเบกเบ›เบฐเบ•เบดเบ—เบดเบ™เบชเบธเบฅเบดเบเบฐเบ„เบฐเบ•เบด เป€เบซเบ”เบเบฒเบ™เบชเบณเบ„เบฑเบ™ เบงเบฑเบ™เป€เบเบตเบ” เบงเบฑเบ™เป€เบชเบเบŠเบตเบงเบดเบ”` | 164 | | 5 | `เบชเบฐเบšเบฑเบšเบ„เบปเป‰เบ™เบ„เบงเป‰เบฒ เบชเบปเบกเบกเบฐเบ™เบฒ เบเบฒเบ™เบžเบดเบก เบชเบ›เบ›` | 139 | **5-grams (Word):** | Rank | N-gram | Count | |------|--------|-------| | 1 | `เบชเบฒ เบ—เบฒ เบฅเบฐ เบ™เบฐ เบฅเบฑเบ”` | 163 | | 2 | `เบชเบฐเบšเบฑเบšเบ„เบปเป‰เบ™เบ„เบงเป‰เบฒ เบชเบปเบกเบกเบฐเบ™เบฒ เบเบฒเบ™เบžเบดเบก เบชเบ›เบ› เบฅเบฒเบง` | 139 | | 3 | `เบช เบชเบฐเบšเบฑเบšเบ„เบปเป‰เบ™เบ„เบงเป‰เบฒ เบชเบปเบกเบกเบฐเบ™เบฒ เบเบฒเบ™เบžเบดเบก เบชเบ›เบ›` | 139 | | 4 | `เบ„ เบช เบชเบฐเบšเบฑเบšเบ„เบปเป‰เบ™เบ„เบงเป‰เบฒ เบชเบปเบกเบกเบฐเบ™เบฒ เบเบฒเบ™เบžเบดเบก` | 139 | | 5 | `เบž เบช เบ„ เบช เบชเบฐเบšเบฑเบšเบ„เบปเป‰เบ™เบ„เบงเป‰เบฒ` | 139 | **2-grams (Subword):** | Rank | N-gram | Count | |------|--------|-------| | 1 | `เบฒ เบ™` | 59,706 | | 2 | `เบญ เบ‡` | 44,102 | | 3 | `เบ™ _` | 39,271 | | 4 | `เบ เบฒ` | 37,742 | | 5 | `เบฅ เบฐ` | 34,362 | **3-grams (Subword):** | Rank | N-gram | Count | |------|--------|-------| | 1 | `เบ เบฒ เบ™` | 28,652 | | 2 | `เป เบฅ เบฐ` | 21,130 | | 3 | `เบ‚ เบญ เบ‡` | 19,934 | | 4 | `เป€ เบ›เบฑ เบ™` | 16,912 | | 5 | `_ เป เบฅ` | 15,559 | **4-grams (Subword):** | Rank | N-gram | Count | |------|--------|-------| | 1 | `_ เป เบฅ เบฐ` | 15,503 | | 2 | `เป เบฅ เบฐ _` | 10,398 | | 3 | `เบ„ เบง เบฒ เบก` | 6,185 | | 4 | `เบฐ เป€ เบ— เบ”` | 5,750 | | 5 | `เบ› เบฐ เป€ เบ—` | 5,748 | **5-grams (Subword):** | Rank | N-gram | Count | |------|--------|-------| | 1 | `_ เป เบฅ เบฐ _` | 9,660 | | 2 | `เบ› เบฐ เป€ เบ— เบ”` | 5,720 | | 3 | `_ t h e _` | 3,835 | | 4 | `เบ„ . เบช . _` | 3,241 | | 5 | `_ เบ„ . เบช .` | 2,982 | ### Key Findings - **Best Perplexity:** 2-gram (subword) with 2,184 - **Entropy Trend:** Decreases with larger n-grams (more predictable) - **Coverage:** Top-1000 patterns cover ~13% of corpus - **Recommendation:** 4-gram or 5-gram for best predictive performance --- ## 3. Markov Chain Evaluation ![Markov Entropy](visualizations/markov_entropy.png) ![Markov Contexts](visualizations/markov_contexts.png) ![Markov Branching](visualizations/markov_branching.png) ### Results | Context | Variant | Avg Entropy | Perplexity | Branching Factor | Unique Contexts | Predictability | |---------|---------|-------------|------------|------------------|-----------------|----------------| | **1** | Word | 0.3040 | 1.235 | 2.14 | 178,626 | 69.6% | | **1** | Subword | 1.0554 | 2.078 | 12.72 | 4,475 | 0.0% | | **2** | Word | 0.1004 | 1.072 | 1.19 | 378,257 | 90.0% | | **2** | Subword | 0.7301 | 1.659 | 5.16 | 56,905 | 27.0% | | **3** | Word | 0.0354 | 1.025 | 1.06 | 447,523 | 96.5% | | **3** | Subword | 0.5034 | 1.418 | 2.77 | 293,770 | 49.7% | | **4** | Word | 0.0171 ๐Ÿ† | 1.012 | 1.02 | 468,823 | 98.3% | | **4** | Subword | 0.3413 | 1.267 | 1.85 | 811,856 | 65.9% | ### Generated Text Samples (Word-based) Below are text samples generated from each word-based Markov chain model: **Context Size 1:** 1. `เปเบฅเบฐ เบ„เบงเบฒเบกเบŠเบปเปˆเบง เบซเบฅเบท เปƒเบ™เบŠเบฒเบ•เป€เบ—เบปเปˆเบฒเบ™เบฑเป‰เบ™เบšเปเปˆเปเบกเปˆเบ™เป€เบญเบปเบฒเบชเบซเบงเบฑเบ™เป€เบกเบทเปˆเบญเบ•เบฒเบเปเบฅเป‰เบง เปเบฅเบฐ เบฅเบฒเบ‡ เป€เบŠเบฑเปˆเบ™เบ”เบฝเบงเบเบฑเบ™เบเบฑเบšเบซเป‰เบญเบ‡เป‚เบ–เบ‡เบชเบฐเบ–เบฒเบ™เบตเบ—เบตเปˆเบชเบฒ...` 2. `เบช เป€เบ–เบดเบ‡ 12 07 เบกเบฑเบ‡เบเบญเบ™ เป€เบ›เบฑเบ™ เบฅเบนเบ เบ”เป‰เบงเบ เป€เบ–เบปเป‰เบฒ เบžเปเบเบฐ เป€เบ—เบตเบ™ เป€เบ–เบปเป‰เบฒ เบเบฐ เบชเบฒเบ™ เบ‚เบญเบ‡ เบเบฐเบŠเบงเบ‡เบเบฐเบชเบดเบเบณเปเบฅเบฐเบ›เปˆเบฒเป„เบกเป‰` 3. `the summation takes เป€เบžเบทเปˆเบญเบ›เป‰เบญเบ‡เบเบฑเบ™เบšเปเปˆเปƒเบซเป‰เบชเบฐ เบเบธเบ™เป€เบ‡เบดเบ™เป€เบญเบตเป‚เบฃ เบฅเบปเป‰เบกเบชเบฐเบซเบฅเบฒเบ เปƒเบ™เบ›เบต เบ™เบฐเบ„เบญเบ™ เบ—เบตเปˆเบกเบตเบ•เบฑเป‰เบ‡เปเบ•เปˆเบ›เบฐเบกเบฒเบ™เบชเบฐเบ•เบฐเบงเบฑเบ”...` **Context Size 2:** 1. `เบ„ เบช เป€เบกเบ–เบธเบ™เบฒ เบ„ เบช เบซเบฒ เป‚เบ”เบเบกเบตเบเบธเบ‡เบชเบตเบญเบฐเบเบธเบ”เบ—เบฐเบเบฒเป€เบ›เบฑเบ™เบ™เบฐเบ„เบญเบ™เบซเบผเบงเบ‡ เบญเบฒเบ™เบฒเบˆเบฑเบเบญเบฐเบเบธเบ”เบ—เบฐเบเบฒเบ™เบฑเบšเบงเปˆเบฒเบˆเบฐเป€เบฅเบตเบ™เบฎเบธเปˆเบ‡เป€เบฎเบทเบญเบ‡เบฎเบฑเปˆเบ‡เบกเบตเบ—เบตเปˆเบชเบธเบ”...` 2. `เธž เธจ เธฃเธฒเธŠเธเธดเธˆเธˆเธฒเธ™เธธเน€เธšเธเธฉเธฒ เธชเธทเธšเธ„เน‰เธ™เธงเธฑเธ™เธ—เธตเนˆ 25 เธกเธดเธ–เธธเธ™เธฒเธขเธ™ เบ•เปเปˆเบกเบฒเบงเบฑเบ™เบ—เบต 17 เบžเบฐเบˆเบดเบ เบ—เบตเปˆเป€เบกเบทเบญเบ‡เบเบฒเบกเบฒเบง เปเบ‚เบงเบ‡เบเบฒเบกเบฒเบง เบเบฒเบ™เบชเบถเบเบชเบฒ เบˆเบป...` 3. `of the 20th century fox เบญเป‰เบฒเบ‡เบญเบตเบ‡ เบฅเบดเป‰เบ‡เบ„เปŒเบžเบฒเบเบ™เบญเบ sukhoi su 27 เบ—เบตเปˆเบชเบธเบ” เบกเบฑเบเบˆเบฐ เบกเบตเปเบกเบ‡เบงเบฑเบ™ เบ„เบฐ เบ”เบตเบเบงเปˆเบฒ เบญเบฒเบเบฒเบ” เปเบ•เปˆ` **Context Size 3:** 1. `เบช เบ„ เบช เบชเบฐเบšเบฑเบšเบ„เบปเป‰เบ™เบ„เบงเป‰เบฒ เบชเบปเบกเบกเบฐเบ™เบฒ เบเบฒเบ™เบžเบดเบก เบชเบ›เบ› เบฅเบฒเบง เป€เบ›เบฑเบ™เบฅเบฐเบ”เบนเบญเบฑเบ™เบกเบตเบญเบฒเบเบฒเบ”เปœเบฒเบงเบ—เบตเปˆเบชเบธเบ”เปƒเบ™เบ›เบต เบฅเบฐเบ”เบนเปœเบฒเบงเปƒเบ™เป€เบ‚เบ”เบญเบปเบšเบญเบธเปˆเบ™เปเบฅเบฐเป€เบ‚เบ”...` 2. `เบชเบฒ เบ—เบฒ เบฅเบฐ เบ™เบฐ เบฅเบฑเบ” เป€เบข เป€เบกเบ™ 45 เปเบนเปˆเป€เบเบฒเบฐเป€เบ„ เปเบกเบ™ 46 เบเบฒเบ™เบฒเบ”เบฒ 47 เบชเบฒ เบ—เบฒ เบฅเบฐ เบ™เบฐ เบ‚เบญเบ‡` 3. `เบ—เบฒ เบฅเบฐ เบ™เบฐ เบฅเบฑเบ” เบ›เบฐ เบŠเบฒ เบŠเบปเบ™ เบˆเบตเบ™ 48 เบˆเบตเบ™ เป„เบ— เป€เบ› เป„เบ•เป‰ เบซเบงเบฑเบ™ 49 เบญเบฒ เบ™เบฒ เป€เบ‚เบ”` **Context Size 4:** 1. `เบชเบฒ เบ—เบฒ เบฅเบฐ เบ™เบฐ เบฅเบฑเบ” เบ›เบฐ เบŠเบฒ เบ—เบด เบ›เบฐ เป„เบ• เปเบฅเบฐ เบเบฒเบ™ เบ›เบปเบ เบ„เบญเบ‡ เป‚เบ”เบ เบเบปเบ‡ เบ‚เบญเบ‡ เบกเบปเบ‡ เบเบธเบ”` 2. `เบž เบช เบ„ เบช เบ•เบฐเบซเบผเบญเบ”เป„เบฅเบเบฐเป€เบงเบฅเบฒเบ—เบตเบฅเบฒเบเบเบฒเบ™เบฅเบฐเป€เบšเบตเบ”เป€เบ–เบดเบ”เป€เบ—เบดเบ‡เบญเบญเบเบญเบฒเบเบฒเบ”เบˆเบปเบ™เบฎเบญเบ”เบ›เบฐเบˆเบธเบšเบฑเบ™ เบŠเปˆเบงเบ‡เบŠเบดเบ”เบ„เบญเบกเบฅเบฐเป€เบšเบตเบ”เป€เบ–เบดเบ”เป€เบ—เบดเบ‡เปƒเบ™เบเบธเบเบ•เปเปˆเป†เบก...` 3. `เบ—เบฒ เบฅเบฐ เบ™เบฐ เบฅเบฑเบ” เบšเบน เบฃเบธเบ™ เบ”เบต 97 เบชเบฒ เบ—เบฒ เบฅเบฐ เบ™เบฐ เบ‚เบญเบ‡ เบญเบฑ เบŸ เบเบฒ เบ™เบด เบช เบ–เบฒเบ™` ### Generated Text Samples (Subword-based) Below are text samples generated from each subword-based Markov chain model: **Context Size 1:** 1. `_vens_เป„เบŠเบฒโ€‹เบ›เบฐเบŠ_sh` 2. `เบฒเบ™_เบ‚เป‰เบญเบโ€‹เบชเป‰เบฒเบกเบงเบปเบ‡เบเบฒเบงเบฅ` 3. `เบ™โ€‹เบเบฅเบฑเบ”เบ—เบถเบ™โ€‹เบญเบปเบ‡เบ›เบต_เบฅเบฐเบงเบปเบ‡` **Context Size 2:** 1. `เบฒเบ™เบ‡โ€‹เป‚เบ”เบเป„เบ›เบ™เบตเป‰_เป€เบžเบทเปˆเบญเป€เบˆเบ` 2. `เบญเบ‡เบขเป‰เบฝเบกเป€เบ•เบฐเปเบ‚เบงเบ‡_3100` 3. `เบ™_เป†_เป€เบ›เบฑเบ™เป€เบกเบทเบญเบ‡เบเปˆเบญเบเบฎเบฑเบšเบ›` **Context Size 3:** 1. `เบเบฒเบ™เป€เบฅเบทเปˆเบญเบ‡เบ—เบตเปˆเบกเบตเบŠเบตเบงเบดเบ”เปเบ•เปˆเบžเบฒเป€เบง` 2. `เปเบฅเบฐ_เบเบธเบ‡เบฃเบฒเบŠเบฐเบ–เบฒเบšเบฑเบ™เป€เบ—เบปเบฒ_` 3. `เบ‚เบญเบ‡เบเป‰เบญเบ™เบกเบปเบเบเบฐเบžเบฑเบ”เบเบตเปˆเบ›เบธเปˆเบ™เบˆเบฐเบ•เบธ` **Context Size 4:** 1. `_เปเบฅเบฐ_เบ•เบธเปŠเบเบเบตเป‰_เบŠเบดเบ‡เบฎเป‰เบญเบเบŠเบดเบ‡เบฅเป‰เบฒเบ™` 2. `เปเบฅเบฐ_เบ›เบฑเบšเบ›เบธเบ‡เป€เบžเบทเปˆเบญเบžเบฐเบชเบปเบšเปเบฅเป‰เบง,` 3. `เบ„เบงเบฒเบกเบฎเบฑเบเบชเบฒเบžเบฐเบญเบปเบ‡เป€เบˆเบปเป‰เบฒเบžเบฐเบเบฒ` ### Key Findings - **Best Predictability:** Context-4 (word) with 98.3% predictability - **Branching Factor:** Decreases with context size (more deterministic) - **Memory Trade-off:** Larger contexts require more storage (811,856 contexts) - **Recommendation:** Context-3 or Context-4 for text generation --- ## 4. Vocabulary Analysis ![Zipf's Law](visualizations/zipf_law.png) ![Top Words](visualizations/top20_words.png) ![Coverage Curve](visualizations/vocab_coverage.png) ### Statistics | Metric | Value | |--------|-------| | Vocabulary Size | 36,378 | | Total Tokens | 382,077 | | Mean Frequency | 10.50 | | Median Frequency | 3 | | Frequency Std Dev | 92.90 | ### Most Common Words | Rank | Word | Frequency | |------|------|-----------| | 1 | เปเบฅเบฐ | 10,966 | | 2 | เบช | 5,253 | | 3 | the | 4,001 | | 4 | เบ„ | 3,718 | | 5 | 1 | 3,286 | | 6 | of | 3,039 | | 7 | เบ‚เบญเบ‡ | 2,967 | | 8 | เปƒเบ™ | 2,847 | | 9 | 2 | 2,607 | | 10 | เบเบฒเบ™ | 2,393 | ### Least Common Words (from vocabulary) | Rank | Word | Frequency | |------|------|-----------| | 1 | เบ›เบฐเบ•เบดเป€เบชเบ”เบ„เบงเบฒเบกเบฎเบฑเบšเบœเบดเบ”เบŠเบญเบšเปเบฅเบฐเบ–เบทเบเบ•เปเบฒเบซเบผเบงเบ”เบˆเบฑเบšเบ•เบปเบงเป€เบžเบทเปˆเบญเบชเบญเบšเบ–เบฒเบกเปƒเบ™เบงเบฑเบ™เบ—เบต | 2 | | 2 | เบœเบนเป‰เป€เบ„เบฒเบฐเบฎเป‰เบฒเบ | 2 | | 3 | เบขเปˆเบฒเบ‡เบ™เป‰เบญเบ | 2 | | 4 | เบเป‰เบญเบ™เบเบฒเบ™เบชเบปเบ‡เป„เบชเบงเปˆเบฒ | 2 | | 5 | เบ”เบทเปˆเบกเป€เบ„เบทเปˆเบญเบ‡เบ”เบทเปˆเบกเบ—เบตเปˆเบกเบตเบชเบฒเบ™ | 2 | | 6 | เปเบฅเบฐเบญเบตเบ | 2 | | 7 | เป€เบˆเบฑเบšเบ›เปˆเบงเบเบˆเบฒเบเบเบฒเบ™เบšเปเบฅเบดเป‚เบžเบเป€เบซเบผเบปเป‰เบฒเบ›เบปเบ™เป€เบ›เบทเป‰เบญเบ™เบ™เบฑเป‰เบ™ | 2 | | 8 | เป‚เบฃเบกเบฒเบเบฒ | 2 | | 9 | เป€เบˆเป€เบฃเบฑเบ” | 2 | | 10 | เบฅเบฐเบ”เบนเบฎเป‰เบญเบ™เปƒเบ™เป€เบกเบทเบญเบ‡เปเบกเปˆเบ™เบฎเป‰เบญเบ™เปเบฅเบฐเบŠเบธเปˆเบกเบŠเบทเปˆเบ™ | 2 | ### Zipf's Law Analysis | Metric | Value | |--------|-------| | Zipf Coefficient | 0.9640 | | Rยฒ (Goodness of Fit) | 0.996857 | | Adherence Quality | **excellent** | ### Coverage Analysis | Top N Words | Coverage | |-------------|----------| | Top 100 | 28.8% | | Top 1,000 | 54.5% | | Top 5,000 | 74.0% | | Top 10,000 | 82.5% | ### Key Findings - **Zipf Compliance:** Rยฒ=0.9969 indicates excellent adherence to Zipf's law - **High Frequency Dominance:** Top 100 words cover 28.8% of corpus - **Long Tail:** 26,378 words needed for remaining 17.5% coverage --- ## 5. Word Embeddings Evaluation ![Embedding Isotropy](visualizations/embedding_isotropy.png) ![Similarity Matrix](visualizations/embedding_similarity.png) ![t-SNE Words](visualizations/tsne_words.png) ![t-SNE Sentences](visualizations/tsne_sentences.png) ### 5.1 Cross-Lingual Alignment ![Alignment Quality](visualizations/embedding_alignment_quality.png) ![Multilingual t-SNE](visualizations/embedding_tsne_multilingual.png) ### 5.2 Model Comparison | Model | Dimension | Isotropy | Semantic Density | Alignment R@1 | Alignment R@10 | |-------|-----------|----------|------------------|---------------|----------------| | **mono_32d** | 32 | 0.7907 ๐Ÿ† | 0.3413 | N/A | N/A | | **mono_64d** | 64 | 0.4812 | 0.3220 | N/A | N/A | | **mono_128d** | 128 | 0.1381 | 0.3128 | N/A | N/A | | **aligned_32d** | 32 | 0.7907 | 0.3454 | 0.0400 | 0.2780 | | **aligned_64d** | 64 | 0.4812 | 0.3164 | 0.0760 | 0.3560 | | **aligned_128d** | 128 | 0.1381 | 0.3154 | 0.1140 | 0.4340 | ### Key Findings - **Best Isotropy:** mono_32d with 0.7907 (more uniform distribution) - **Semantic Density:** Average pairwise similarity of 0.3256. Lower values indicate better semantic separation. - **Alignment Quality:** Aligned models achieve up to 11.4% R@1 in cross-lingual retrieval. - **Recommendation:** 128d aligned for best cross-lingual performance --- ## 6. Morphological Analysis (Experimental) This section presents an automated morphological analysis derived from the statistical divergence between word-level and subword-level models. By analyzing where subword predictability spikes and where word-level coverage fails, we can infer linguistic structures without supervised data. ### 6.1 Productivity & Complexity | Metric | Value | Interpretation | Recommendation | |--------|-------|----------------|----------------| | Productivity Index | **5.000** | High morphological productivity | Reliable analysis | | Idiomaticity Gap | **0.675** | High formulaic/idiomatic content | - | ### 6.2 Affix Inventory (Productive Units) These are the most productive prefixes and suffixes identified by sampling the vocabulary for global substitutability patterns. A unit is considered an affix if stripping it leaves a valid stem that appears in other contexts. #### Productive Prefixes | Prefix | Examples | |--------|----------| | `-เป€` | เป€เบกเบทเบญเบ‡เบ™เบฒเบเบฒเบ, เป€เบช, เป€เบšเบชเบ”เบตเป„เบŠเป€เบ™เบต | | `-เบช` | เบชเบดเบ‡เป€เบชเบ™, เบชเบฐเบ–เบฒเบ™เบตเบชเบฒเบกเบขเปˆเบฒเบ™, เบชเบปเบกเป€เบ”เบฑเบ”เบžเบฐเบชเบตเบžเบฑเบ”เบŠเบฐเบฅเบดเบ™เบ—เบฒเบšเปเบฅเบปเบกเบฅเบฒเบŠเบดเบ™เบตเบ™เบฒเบ” | | `-s` | skants, stage, scandinavia | | `-เบญ` | เบญเบดเบ‡เบŸเป‰เบฒ, เบญเบฐเบ™เบธเบชเบฒเบงเบฐเบฅเบต, เบญเบฐเบ”เบธเบ™เบเบฐเบชเบฑเบเบญเบฑเบเบ„เบฐเบ™เบฐเป€เบฃเบ”เบชเบฐเบฃเบฒเบ—เบดเบšเปเบ”เบต | | `-a` | ashgabat, at, alison | | `-เบเบฒเบ™` | เบเบฒเบ™เบชเบธเปˆเบกเบเบฒเบŠเบฒ, เบเบฒเบ™เบ—เบตเปˆเบŠเบฒเบงเบšเป‰เบฒเบ™เบเบฑเบ‡เป€เบŠเบทเปˆเบญเบ–เบทเบชเบดเปˆเบ‡เบ”เบฑเปˆเบ‡เบเปˆเบฒเบงเปเบกเปˆเบ™เบšเปเปˆเป„เบ”เป‰เบ–เบท, เบเบฒเบ™เบ›เบฐเบ•เบดเบงเบฑเบ”เป€เบ”เบทเบญเบ™เบ•เบธเบฅเบฒ | | `-เบ` | เบเบฝเบ”เบ•เบดเบเบปเบ”เบ„เบปเบ™เบ—เบตเบงเบต, เบเบฒเบ™เบชเบธเปˆเบกเบเบฒเบŠเบฒ, เบเบฒเบ™เบ—เบตเปˆเบŠเบฒเบงเบšเป‰เบฒเบ™เบเบฑเบ‡เป€เบŠเบทเปˆเบญเบ–เบทเบชเบดเปˆเบ‡เบ”เบฑเปˆเบ‡เบเปˆเบฒเบงเปเบกเปˆเบ™เบšเปเปˆเป„เบ”เป‰เบ–เบท | | `-m` | men, martini, mans | #### Productive Suffixes | Suffix | Examples | |--------|----------| | `-เบ™` | เบชเบดเบ‡เป€เบชเบ™, เบ›เบฐเบเบนเบ™เบžเบฑเบ™, เป„เบฅเบเบฐเบ—เบฒเบ‡เบ›เบฐเบกเบฒเบ™ | | `-เบ‡` | เบ™เบฐเบ„เบญเบ™เบซเบฅเบงเบ‡, เบ•เบฐเบงเบฑเบ™เบžเบปเบ‡, เบžเบฝเบ‡เปเบกเปˆเบ™เป‰เบณเบ‚เบญเบ‡ | | `-เบ”` | เบ•เบปเป‰เบ™เบเบณเป€เบ™เบตเบ”, เบšเป‰เบฒเบ™เบ„เบณเบชเบฐเบซเบงเบฒเบ”, เปเบ„เปˆเบ„เบปเบ™เป‚เบ—เบœเบดเบ” | | `-เบฒ` | เปเบ„เบ™เบ™เบฒเบ”เบฒ, เบญเบดเบ‡เบŸเป‰เบฒ, เบ”เบฒ | | `-s` | skants, mans, holdings | | `-เบฒเบ™` | เป„เบฅเบเบฐเบ—เบฒเบ‡เบ›เบฐเบกเบฒเบ™, เป€เบ„เบตเบ”เบดเบชเบ–เบฒเบ™, เบชเบฐเบ–เบฒเบ™เบตเบชเบฒเบกเบขเปˆเบฒเบ™ | | `-เบ` | เบ„เบฒเบฅเบชเบฐเป€เบšเบตเบ, เบ™เบ„เบ™เบ›เบฅเบฑเบ™เป‚เบฅเบ, เบฅเบฑเบญเบ | | `-e` | treble, stage, unicode | ### 6.3 Bound Stems (Lexical Roots) Bound stems are high-frequency subword units that are semantically cohesive but rarely appear as standalone words. These often correspond to the 'core' of a word that requires inflection or derivation to be valid. | Stem | Cohesion | Substitutability | Examples | |------|----------|------------------|----------| | `tion` | 2.20x | 21 contexts | nation, notion, motion | | `atio` | 2.22x | 15 contexts | ratio, nation, nations | | `เบฐเป€เบ—เบ”` | 1.87x | 12 contexts | เบฎเบฐเป€เบ—เบ”, เบ›เบฐเป€เบ—เบ”, เบ›เบตเบ›เบฐเป€เบ—เบ” | | `เบฐเบเบฒเบ™` | 1.71x | 13 contexts | เบกเบฐเบเบฒเบ™, เบ›เบฐเบเบฒเบ™, เปเบฅเบฐเบเบฒเบ™ | | `เบ›เบฐเป€เบ—` | 1.78x | 10 contexts | เบ›เบฐเป€เบ—เบ”, เบ›เบตเบ›เบฐเป€เบ—เบ”, เบ›เบฐเป€เบ—เบ”เป„เบ— | | `เบ™เบเบฒเบ™` | 1.94x | 8 contexts | เปƒเบ™เบเบฒเบ™, เบšเบงเบ™เบเบฒเบ™, เปเบœเบ™เบเบฒเบ™ | | `เบ›เบฐเบเบญ` | 1.65x | 12 contexts | เบ›เบฐเบเบญเบš, เบ›เบฐเบเบญเบ™, เบ„เบณเบ›เบฐเบเบญเบš | | `เบฒเบ™เบ›เบฐ` | 1.99x | 7 contexts | เบเบฒเบ™เบ›เบฐเบเบญเบš, เบเบฒเบ™เบ›เบฐเบชเบนเบ”, เบเบฒเบ™เบ›เบฐเบเบฑเบ™ | | `เบชเบฐเบ–เบฒ` | 2.02x | 6 contexts | เบชเบฐเบ–เบฒเบ™, เบชเบฐเบ–เบฒเบ™เบฐ, เบชเบฐเบ–เบฒเบ™เบต | | `เบ‡เบ›เบฐเป€` | 2.17x | 5 contexts | เบ‚เบญเบ‡เบ›เบฐเป€เบ—เบ”, เปเบ”เบ‡เบ›เบฐเป€เบชเบตเบ”, เปเบ‚เบงเบ‡เบ›เบฐเป€เบงเบ” | | `เบ‡เบˆเบฒเบ` | 1.83x | 7 contexts | เบฎเบญเบ‡เบˆเบฒเบ, เบšเบฒเบ‡เบˆเบฒเบ, เบซเบผเบฑเบ‡เบˆเบฒเบ | | `เบ—เบฐเบเบฒ` | 2.05x | 5 contexts | เบงเบดเบ—เบฐเบเบฒ, เบžเบฑเบ”เบ—เบฐเบเบฒ, เบงเบดเบ—เบฐเบเบฒเป„เบฅ | ### 6.4 Affix Compatibility (Co-occurrence) This table shows which prefixes and suffixes most frequently co-occur on the same stems, revealing the 'stacking' rules of the language's morphology. | Prefix | Suffix | Frequency | Examples | |--------|--------|-----------|----------| | `-เป€` | `-เบ™` | 97 words | เป€เบกเบทเบญเบ‡เบ•เบธเป‰เบกเบฅเบฒเบ™, เป€เบžเบทเปˆเบญเบ„เบฑเบ”เบ„เป‰เบฒเบ™ | | `-เบช` | `-เบ™` | 72 words | เบชเบฑเบ”เบˆเบฐเบเบธเบ™, เบชเป‰เบฒเบ‡เบญเบฒเบ„เบฒเบ™เบฎเบฝเบ™ | | `-เป€` | `-เบ‡` | 67 words | เป€เบžเบฒเบฐเบซเบเบฑเบ‡, เป€เบ‚เบ”เบชเบฑเบกเบžเบฑเบ™เบ—เบฐเบงเบปเบ‡ | | `-เบช` | `-เบ”` | 55 words | เบชเบตเบ”, เบชเบนเบ™เบžเบฑเบ”เบ—เบฐเบ™เบฒเบŠเบปเบ™เบ™เบฐเบšเบปเบ” | | `-เป` | `-เบ™` | 52 words | เปเบเบ™, เปเบ‚เบงเบ‡เบชเบฒเบฅเบฐเบงเบฑเบ™ | | `-เบญ` | `-เบ™` | 48 words | เบญเบถเบ™, เบญเบฑเบชเบˆเบฑเบ™ | | `-เป€` | `-เบ”` | 47 words | เป€เบกเบทเบญเบ‡เบŠเบปเบ™เบ™เบฐเบšเบปเบ”, เป€เบŸเบชเบšเบธเบเปเบŸเบ™เป€เบœเบ” | | `-เป` | `-เบ‡` | 45 words | เปเบšเบฑเบ‡, เปเบกเปˆเบ™เบ™เบฑเบเบเบฒเบ™เป€เบกเบทเบญเบ‡ | | `-เบ` | `-เบ™` | 41 words | เบเบฝเบเบเบตเบ”เบชเบฐเบ–เบฒเบ™, เบเบดเบ”เบ•เบดเบเบญเบ™เบˆเบฐเป€เบฅเบตเบ™ | | `-เป€` | `-เบฒ` | 39 words | เป€เบกเบทเบญเบ‡เป„เบŠเป€เบŠเบ”เบ–เบฒ, เป€เบˆเบปเป‰เบฒเป€เบเบ”เบชเบฐเบ”เบฒ | ### 6.5 Recursive Morpheme Segmentation Using **Recursive Hierarchical Substitutability**, we decompose complex words into their constituent morphemes. This approach handles nested affixes (e.g., `prefix-prefix-root-suffix`). | Word | Suggested Split | Confidence | Stem | |------|-----------------|------------|------| | เบงเบฑเบ”เบชเบตเบžเบธเบ”เบ—เบฐเบšเบฒเบ” | **`เบงเบฑเบ”เบชเบตเบžเบธเบ”เบ—เบฐ-เบš-เบฒเบ”`** | 7.5 | `เบš` | | detectors | **`detector-s`** | 4.5 | `detector` | | เบเบฒเบ™เบชเบทเบšเบชเบงเบ™ | **`เบเบฒเบ™-เบชเบทเบšเบชเบงเบ™`** | 4.5 | `เบชเบทเบšเบชเบงเบ™` | | เบเบฒเบ™เป€เบ„เบทเปˆเบญเบ™เป„เบซเบง | **`เบเบฒเบ™-เป€เบ„เบทเปˆเบญเบ™เป„เบซเบง`** | 4.5 | `เป€เบ„เบทเปˆเบญเบ™เป„เบซเบง` | | olympians | **`olympian-s`** | 4.5 | `olympian` | | recommended | **`recommend-ed`** | 4.5 | `recommend` | | ministers | **`minister-s`** | 4.5 | `minister` | | เบเบฒเบ™เบฅเบปเบ‡เบ—เบถเบ™ | **`เบเบฒเบ™-เบฅเบปเบ‡เบ—เบถเบ™`** | 4.5 | `เบฅเบปเบ‡เบ—เบถเบ™` | | เบเบฒเบ™เป€เบ”เบตเบ™เบ—เบฒเบ‡ | **`เบเบฒเบ™-เป€เบ”เบตเบ™เบ—เบฒเบ‡`** | 4.5 | `เป€เบ”เบตเบ™เบ—เบฒเบ‡` | | เบเบฒเบ™เบงเบดเป€เบ„เบฒเบฐ | **`เบเบฒเบ™-เบงเบดเป€เบ„เบฒเบฐ`** | 4.5 | `เบงเบดเป€เบ„เบฒเบฐ` | | เบเบฒเบ™เป‚เบ„เบชเบฐเบ™เบฒ | **`เบเบฒเบ™-เป‚เบ„เบชเบฐเบ™เบฒ`** | 4.5 | `เป‚เบ„เบชเบฐเบ™เบฒ` | | republican | **`republic-an`** | 4.5 | `republic` | | เปƒเบ™เบเบฒเบ‡เบŠเบธเบกเบ›เบต | **`เปƒเบ™-เบเบฒเบ‡เบŠเบธเบกเบ›เบต`** | 4.5 | `เบเบฒเบ‡เบŠเบธเบกเบ›เบต` | | เบญเบฐเบ—เบดเบ™เบ™เบฒเบ—เบฒเบ™เบฒ | **`เบญเบฐเบ—เบดเบ™เบ™เบฒเบ—-เบฒเบ™-เบฒ`** | 3.0 | `เบญเบฐเบ—เบดเบ™เบ™เบฒเบ—` | | เบเบฒเบ™เป„เบ”เป‰เบเบดเบ™ | **`เบเบฒเบ™-เป„เบ”เป‰เบเบด-เบ™`** | 3.0 | `เป„เบ”เป‰เบเบด` | ### 6.6 Linguistic Interpretation > **Automated Insight:** The language Lao shows high morphological productivity. The subword models are significantly more efficient than word models, suggesting a rich system of affixation or compounding. > **Note on Idiomaticity:** The high Idiomaticity Gap suggests a large number of frequent multi-word expressions or formulaic sequences that are statistically distinct from their component parts. --- ## 7. Summary & Recommendations ![Performance Dashboard](visualizations/performance_dashboard.png) ### Production Recommendations | Component | Recommended | Rationale | |-----------|-------------|-----------| | Tokenizer | **64k BPE** | Best compression (4.28x) | | N-gram | **2-gram** | Lowest perplexity (2,184) | | Markov | **Context-4** | Highest predictability (98.3%) | | Embeddings | **100d** | Balanced semantic capture and isotropy | --- ## Appendix: Metrics Glossary & Interpretation Guide This section provides definitions, intuitions, and guidance for interpreting the metrics used throughout this report. ### Tokenizer Metrics **Compression Ratio** > *Definition:* The ratio of characters to tokens (chars/token). Measures how efficiently the tokenizer represents text. > > *Intuition:* Higher compression means fewer tokens needed to represent the same text, reducing sequence lengths for downstream models. A 3x compression means ~3 characters per token on average. > > *What to seek:* Higher is generally better for efficiency, but extremely high compression may indicate overly aggressive merging that loses morphological information. **Average Token Length (Fertility)** > *Definition:* Mean number of characters per token produced by the tokenizer. > > *Intuition:* Reflects the granularity of tokenization. Longer tokens capture more context but may struggle with rare words; shorter tokens are more flexible but increase sequence length. > > *What to seek:* Balance between 2-5 characters for most languages. Arabic/morphologically-rich languages may benefit from slightly longer tokens. **Unknown Token Rate (OOV Rate)** > *Definition:* Percentage of tokens that map to the unknown/UNK token, indicating words the tokenizer cannot represent. > > *Intuition:* Lower OOV means better vocabulary coverage. High OOV indicates the tokenizer encounters many unseen character sequences. > > *What to seek:* Below 1% is excellent; below 5% is acceptable. BPE tokenizers typically achieve very low OOV due to subword fallback. ### N-gram Model Metrics **Perplexity** > *Definition:* Measures how "surprised" the model is by test data. Mathematically: 2^(cross-entropy). Lower values indicate better prediction. > > *Intuition:* If perplexity is 100, the model is as uncertain as if choosing uniformly among 100 options at each step. A perplexity of 10 means effectively choosing among 10 equally likely options. > > *What to seek:* Lower is better. Perplexity decreases with larger n-grams (more context). Values vary widely by language and corpus size. **Entropy** > *Definition:* Average information content (in bits) needed to encode the next token given the context. Related to perplexity: perplexity = 2^entropy. > > *Intuition:* High entropy means high uncertainty/randomness; low entropy means predictable patterns. Natural language typically has entropy between 1-4 bits per character. > > *What to seek:* Lower entropy indicates more predictable text patterns. Entropy should decrease as n-gram size increases. **Coverage (Top-K)** > *Definition:* Percentage of corpus occurrences explained by the top K most frequent n-grams. > > *Intuition:* High coverage with few patterns indicates repetitive/formulaic text; low coverage suggests diverse vocabulary usage. > > *What to seek:* Depends on use case. For language modeling, moderate coverage (40-60% with top-1000) is typical for natural text. ### Markov Chain Metrics **Average Entropy** > *Definition:* Mean entropy across all contexts, measuring average uncertainty in next-word prediction. > > *Intuition:* Lower entropy means the model is more confident about what comes next. Context-1 has high entropy (many possible next words); Context-4 has low entropy (few likely continuations). > > *What to seek:* Decreasing entropy with larger context sizes. Very low entropy (<0.1) indicates highly deterministic transitions. **Branching Factor** > *Definition:* Average number of unique next tokens observed for each context. > > *Intuition:* High branching = many possible continuations (flexible but uncertain); low branching = few options (predictable but potentially repetitive). > > *What to seek:* Branching factor should decrease with context size. Values near 1.0 indicate nearly deterministic chains. **Predictability** > *Definition:* Derived metric: (1 - normalized_entropy) ร— 100%. Indicates how deterministic the model's predictions are. > > *Intuition:* 100% predictability means the next word is always certain; 0% means completely random. Real text falls between these extremes. > > *What to seek:* Higher predictability for text generation quality, but too high (>98%) may produce repetitive output. ### Vocabulary & Zipf's Law Metrics **Zipf's Coefficient** > *Definition:* The slope of the log-log plot of word frequency vs. rank. Zipf's law predicts this should be approximately -1. > > *Intuition:* A coefficient near -1 indicates the corpus follows natural language patterns where a few words are very common and most words are rare. > > *What to seek:* Values between -0.8 and -1.2 indicate healthy natural language distribution. Deviations may suggest domain-specific or artificial text. **Rยฒ (Coefficient of Determination)** > *Definition:* Measures how well the linear fit explains the frequency-rank relationship. Ranges from 0 to 1. > > *Intuition:* Rยฒ near 1.0 means the data closely follows Zipf's law; lower values indicate deviation from expected word frequency patterns. > > *What to seek:* Rยฒ > 0.95 is excellent; > 0.99 indicates near-perfect Zipf adherence typical of large natural corpora. **Vocabulary Coverage** > *Definition:* Cumulative percentage of corpus tokens accounted for by the top N words. > > *Intuition:* Shows how concentrated word usage is. If top-100 words cover 50% of text, the corpus relies heavily on common words. > > *What to seek:* Top-100 covering 30-50% is typical. Higher coverage indicates more repetitive text; lower suggests richer vocabulary. ### Word Embedding Metrics **Isotropy** > *Definition:* Measures how uniformly distributed vectors are in the embedding space. Computed as the ratio of minimum to maximum singular values. > > *Intuition:* High isotropy (near 1.0) means vectors spread evenly in all directions; low isotropy means vectors cluster in certain directions, reducing expressiveness. > > *What to seek:* Higher isotropy generally indicates better-quality embeddings. Values > 0.1 are reasonable; > 0.3 is good. Lower-dimensional embeddings tend to have higher isotropy. **Average Norm** > *Definition:* Mean magnitude (L2 norm) of word vectors in the embedding space. > > *Intuition:* Indicates the typical "length" of vectors. Consistent norms suggest stable training; high variance may indicate some words are undertrained. > > *What to seek:* Relatively consistent norms across models. The absolute value matters less than consistency (low std deviation). **Cosine Similarity** > *Definition:* Measures angular similarity between vectors, ranging from -1 (opposite) to 1 (identical direction). > > *Intuition:* Words with similar meanings should have high cosine similarity. This is the standard metric for semantic relatedness in embeddings. > > *What to seek:* Semantically related words should score > 0.5; unrelated words should be near 0. Synonyms often score > 0.7. **t-SNE Visualization** > *Definition:* t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding - a dimensionality reduction technique that preserves local structure for visualization. > > *Intuition:* Clusters in t-SNE plots indicate groups of semantically related words. Spread indicates vocabulary diversity; tight clusters suggest semantic coherence. > > *What to seek:* Meaningful clusters (e.g., numbers together, verbs together). Avoid over-interpreting distances - t-SNE preserves local, not global, structure. ### General Interpretation Guidelines 1. **Compare within model families:** Metrics are most meaningful when comparing models of the same type (e.g., 8k vs 64k tokenizer). 2. **Consider trade-offs:** Better performance on one metric often comes at the cost of another (e.g., compression vs. OOV rate). 3. **Context matters:** Optimal values depend on downstream tasks. Text generation may prioritize different metrics than classification. 4. **Corpus influence:** All metrics are influenced by corpus characteristics. Wikipedia text differs from social media or literature. 5. **Language-specific patterns:** Morphologically rich languages (like Arabic) may show different optimal ranges than analytic languages. ### Visualizations Index | Visualization | Description | |---------------|-------------| | Tokenizer Compression | Compression ratios by vocabulary size | | Tokenizer Fertility | Average token length by vocabulary | | Tokenizer OOV | Unknown token rates | | Tokenizer Total Tokens | Total tokens by vocabulary | | N-gram Perplexity | Perplexity by n-gram size | | N-gram Entropy | Entropy by n-gram size | | N-gram Coverage | Top pattern coverage | | N-gram Unique | Unique n-gram counts | | Markov Entropy | Entropy by context size | | Markov Branching | Branching factor by context | | Markov Contexts | Unique context counts | | Zipf's Law | Frequency-rank distribution with fit | | Vocab Frequency | Word frequency distribution | | Top 20 Words | Most frequent words | | Vocab Coverage | Cumulative coverage curve | | Embedding Isotropy | Vector space uniformity | | Embedding Norms | Vector magnitude distribution | | Embedding Similarity | Word similarity heatmap | | Nearest Neighbors | Similar words for key terms | | t-SNE Words | 2D word embedding visualization | | t-SNE Sentences | 2D sentence embedding visualization | | Position Encoding | Encoding method comparison | | Model Sizes | Storage requirements | | Performance Dashboard | Comprehensive performance overview | --- ## About This Project ### Data Source Models trained on [wikipedia-monthly](https://huggingface.co/datasets/omarkamali/wikipedia-monthly) - a monthly snapshot of Wikipedia articles across 300+ languages. ### Project A project by **[Wikilangs](https://wikilangs.org)** - Open-source NLP models for every Wikipedia language. ### Maintainer [Omar Kamali](https://omarkamali.com) - [Omneity Labs](https://omneitylabs.com) ### Citation If you use these models in your research, please cite: ```bibtex @misc{wikilangs2025, author = {Kamali, Omar}, title = {Wikilangs: Open NLP Models for Wikipedia Languages}, year = {2025}, doi = {10.5281/zenodo.18073153}, publisher = {Zenodo}, url = {https://huggingface.co/wikilangs} institution = {Omneity Labs} } ``` ### License MIT License - Free for academic and commercial use. ### Links - ๐ŸŒ Website: [wikilangs.org](https://wikilangs.org) - ๐Ÿค— Models: [huggingface.co/wikilangs](https://huggingface.co/wikilangs) - ๐Ÿ“Š Data: [wikipedia-monthly](https://huggingface.co/datasets/omarkamali/wikipedia-monthly) - ๐Ÿ‘ค Author: [Omar Kamali](https://huggingface.co/omarkamali) - ๐Ÿค Sponsor: [Featherless AI](https://featherless.ai) --- *Generated by Wikilangs Models Pipeline* *Report Date: 2026-01-10 11:21:00*