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自然语言处理

NLP包括自然语言理解和自然语言生成，任务包括文本分类、相似匹配、对话问答、机器翻译、序列标注、知识图谱、意图理解、词义消歧。

  • 视觉和nlp最大的区别：语义稀疏性，域间差异性，无限粒度性
  • Transformer时代三类模型：bert（自编码）、gpt（自回归）、bart（编码-解码）

1. Tokenizer

  • tokenizer: 大致经历了从word/char到subword的进化
  • word level
    • 词表的长尾效应非常大，OOV问题，单词的形态关系和词缀关系(old, older)
  • char level
    • 无法承载丰富的语义，序列长度长
  • sub-word level: BPE, Bytes BPE, WordPiece, Uni-gram, SentencePiece
    • 常用词保持原状，生僻词应该拆分成子词以共享token压缩空间
    • BPE: byte-pair encoding 无监督分词，自底向上的策略。初始化将每个字符为词典，统计词频，迭代(合并频率最高的词对，更新词频)
    • wordpiece: 无监督分词，自顶向下的贪心拆分策略，最大似然估计确定最佳分割点(基于概率生成新subword)，词频更新词典
    • SentencePiece库: 基于BPE和uni-gram,根据不同任务或语料库需求，自定义分词模型，更好处理未登录或稀有词
    • chatGPT训练中文: BPE算法在中文上训，最小单元不再是汉字，而是 byte，UTF-8 编码中，一个汉字相当 3 个字节
    • 解决OOV(out-of-vocabulary)问题，even if a word is not seen during training, the model can still understand and generate text based on its constituent parts

2. 模型

传统

  • BOW
  • tfidf
  • word2vec
  • crf
  • n-gram

encoder-decoder

  • BART
  • T5

encoder

  • BERT
  • XLNet

decoder

  • GPT3
  • PALM
  • LLaMA

word2vec/glove/fasttext

  • word2vec: 本质上是词的共现
  • 缺点:
    • 静态表征(contextless word embeddings). 训练完成做推理时, 每个token的表示与上下文无关
    • 一词多义：disambiguate words with multiple meanings
  • Hierarchical Softmax: 霍夫曼树， n分类变成 log(n) 次二分类
  • Negative Sampling 负采样
    • 基于词频的采样，w^(0.75)
    • 负样本中选取一部分来更新，而不是更新全部的权重

Transformer

  • Transformer时代几大模型范式, BERT: encoder-only, GPT: decoder-only, T5: encoder-decoder, GLM: prefix-lm
  • 预训练任务：Masked Language Model 和 Next Sentence Predict(Autoregressive)
  • bert下游任务
  • fine tune
    • adapter
  • ELMo是分别以P(wi|w1...wi-1) 和 P(wi|wi+1...wn) 作为目标函数，独立训练处两个representation然后拼接，而BERT则是以p(wi|1..wi-1,wi+1,..wn) 作为目标函数训练LM。
  • 位置编码

ERNIE

RoBERTa

  • 调了更好的版本的BERT
  • 预训练，无NSP任务
  • 动态Mask: 训练数据复制多份，每份采用不同的随机挑选 token 进行掩码
  • 更大的词汇表

XLNet

  • 自回归

UniLM

TinyBERT

  • Loss: Embedding Layer Distillation, Transformer Layer Distillation, Prediction Layer Distillation

GPT

  • 自回归模型
  • GPT3: Zero-Shot Learning
  • gpt的四个下游任务
  • Emergent Ability

3. 评价指标

perplexity

BLEU

  • BLEU 根据精确率(Precision)衡量翻译的质量，而 ROUGE 根据召回率(Recall)衡量翻译的质量
  • 过于依赖参考，如果译文质量很好但部分字词在参考翻译中没有的话得分会很低；未考虑语法问题

ROGUE (Recall-Oriented Understudy for Gisting Evaluation)

  • 基于召回率
  • ROUGE-N: N-gram拆分后，计算召回率
  • ROUGE-L: 最长公共子序列(非连续)
  • ROUGE-W: 连续匹配情况加权后的最长公共子序列长度

BertScore

4. 应用

对具体的应用方向应该建立和熟悉其发展脉络

4.1 文本分类

知识点

  • word2vec
    • HS是怎么做的？负采样怎么做的？
    • 负采样：加速了模型计算,保证了模型训练的效果。模型每次只需要更新采样的词的权重，不用更新所有的权重，那样会很慢。中心词其实只跟它周围的词有关系，位置离着很远的词没有关系，也没必要同时训练更新。采样 ，词频越大，被采样的概率就越大。
  • fasttext
    • fasttext的架构和word2vec 中的cbow 类似，不同之处在于，fasttext预测的是标签，cbow 预测的是中间词
    • 将整篇文档的词及n-gram向量叠加平均得到文档向量，然后使用文档向量做softmax多分类
  • bert
  • albert
    • ALBERT如何节约参数和训练（SOP）不一样的点
  • roberta
    • 动态mask，ratio

4.2 实体识别

信息抽取（Information Extraction）

  • 序列标注（Sequence Labeling）
  • 指针网络（Pointer Network）
    • PointerNet
    • UIE: 基于 prompt 的指针网络

实体识别 NER

  • Nested NER/ Flat NER
  • lower layers of a pre-trained LLM tend to reflect “syntax” while higher levels tend to reflect “semantics”
  • CRF 是一个序列化标注算法，接收一个输入序列，输出目标序列，可以被看作是一个 Seq2Seq 模型

关系抽取 RE

  • spert/ CasRel/TPLinker/GPLinker
  • 关系抽取后的结果：保存Neo4j
  • 嵌套->GP, 非连续->W2ner, 带prompt->UIE

事件抽取 EE

  • djhee 和 plmee

Entity Linking

4.3 文本摘要 Text summarization

  • 分为抽象式摘要（abstractive summarization）和抽取式摘要(extractive summarization)
  • 在抽象式摘要中，目标摘要所包含的词或短语会不在原文中，通常需要进行文本重写等操作进行生成；
  • 抽取式摘要，通过复制和重组文档中最重要的内容(一般为句子)来形成摘要。那么如何获取并选择文档中重要句子，就是抽取式摘要的关键。传统抽取式摘要方法包括Lead-3和TextRank，传统深度学习方法一般采用LSTM或GRU模型进行重要句子的判断与选择，可以采用预训练语言模型自编码BERT/自回归GPT进行抽取式摘要。

常用指标

  • ROUGE
  • BLEU

4.4 关键词提取

key phrase generation

4.5 文本生成

  • beam search

5. 解决问题

5.1 多语言模型 Multilingual

语言模型

  • 语言模型的常用评价指标是困惑度perplexity
  • 为多语言训练SentencePiece (SPM)

5.2 长序列

6. 问答

  • 为啥文本不用batch norm要用layer norm
  • transformer计算kvq的含义
  • 如何‌估计微调一个language model的成本是多少
  • quantization的概念，解释一下如何工作的
  • 如果文本非常长怎么处理
  • 如何克服固定context window的限制，能不能有100K的context window
  • Bert是怎么解决OOV问题
    • 如果一个单词不在词表中，则按照subword的方式逐个拆分token，如果连逐个token都找不到，则直接分配为[unknown]; WordPiece广泛覆盖，这种情况较少发生
  • BERT/GPT的区别
    • decoder_only 模型通过逐步生成的方式处理信息，不会将信息压缩到单个表示中。
    • BERT 则通过 CLS token 将信息汇总到一个单一的表示中，这种压缩的方式用于处理下游任务。
    • 随着大模型时代，即使是传统NLP任务，在few shot或语义复杂场景的时候，GPT更有优势
  • adam/adamW区别
  • query理解
    • NER 品牌、品类等
    • 构建实体库
    • 提升：增强，构造邻居词，共现的实体补充文本
  • NER 和 POS 任务有什么区别和相似
  • 文本流利度的指标
  • 生成
    • beam search: 累积概率最大的k个序列

参考

精读

扩展

课程