Bert---ELMo、GPT

接上一篇：结合上下文的 word embedding — ELMo

首先通过 pre-train 学习 一个语言模型（前面的预测后面的：我要去北京玩，用“我要去”预测“北京”…），
多层双向LSTM编码，上下文的
每个词都可以得到 2*n个向量（n是层数）
ELMo 是一种特征提取的方法：
通过pre-train的方法学习了 一个双向的语言模型，
来了一个句子，就可以把它变成序列的向量，而且这个向量是考虑了上下文的，做了消歧的，做了指代消解的，所以它是一种比word embedding更好的方法。
编码完了，这个向量就定住了，后面改怎么建模就怎么基于此建模。

ELMo解决和未解决的问题

ELMo 把上下文 word embedding作为特征， 毕竟无监督的语料和真实的特定任务领域的上下文还是有差距，所以并不适合特定任务。

在此基础上 OpenAI GPT 应运而生。

OpenAI GPT

两个改进：
（1）根据任务 Fine-Tuning（微调）
（2）使用 Transformer 替代 RNN / LSTM
解释：通过transformer学习一个语言模型，但是模型不是固定的，会根据任务的上下文进行fine-tuning.

使用的是Transformer的 decoder，即没有encoder 的 transformer

对于语言模型，只有一个句子，没有办法是使用完整的 encoder+ decoder的 transformer。
所以gpt 只使用 transformer 的 decoder 。
特点是： 在编码第二个的时候 不能看后面，只能看前面的。即 带了mask的 self-attention。
只能 attend 之前的词， 不能attend 之后的词。
所以gpt的每一层只有 带了 mask的 self-attention 和全连接层， 共12层。

怎么 fine-tuning？

训练语言模型只是一个句子，但是很多任务不只一个句子，比如 对话问答，句子相似度计算。
多个句子在 训练的时候如何变成一个句子呢？

上图的解释：
把两个句子通过 分隔符（标识符） 进行拼接。 delim, start, extract…
如：对于文本分类任务：
句子前加 start、句子后加 extract，再接上之前 预训练的 tranformer ，在接上线性的层 softmax 输出。
再用 监督的数据 fine-tuning tranformer的参数，也包括线性层的参数。

OpenAI GPT未解决的问题

使用了transformer，能够训练更深，效果会比 elmo好很多
留下了两个问题:

1. 使用的带mask的self-attention，编码的时候还是只能看前面，不能看后面，所以还是
   单向信息流的问题。
   训练语言模型的任务要求只能看前面的信息，这是openai gpt最大的一个问题。
   2）pretraining 和 fine-tuning不匹配
   训练的时候一个句子，fine-tuning的时候 是两个或多个句子。

解决方法

1）masked LM 解决单向信息流的问题

2）nsp multi-task learning
nsp：next sentence predict 预测下一个句子的任务
变成两个句子的输入，使得 pretraining 和 fine-tuning 都是两个句子，解决了GPT的第二个不匹配的问题了

3）encoder again

Bert 详情

bert 输入表示

bert的输入是两个句子，使用了分隔符 sep 进行分割，另外使用了 特殊字符 cls 表示句子的开始。
使用 bpe 进行分词，啥事bpe ？？
另外，其中segment embedding是指：知道词是前面一个句子，还是后面一个句子的。
其实这点是可以通过 cls ,sep ,sep 进行判断，但是bert 直接通过 segment embedding显示的给出来词
所在句子，可以让预训练模型学习得更加容易。

那如何解决单项信息流的问题呢？
其实再重复一遍，单项信息流的问题主要是 pre-training 的task的一个约束：因为我们要训练一个语言模型，显然只能用前面的词来训练后面的词。当然也可以用后面的预测前面，但是总的还是说 不能看全部的信息。
那么怎么办呢？
bert的办法是 换一个task： 用mask LM。

什么是mask LM？

有点类似与 完形填空
把一个词遮住，来猜这个词。

猜dog的时候明显要用到 前后的信息， 所以这样学习的模型能够考虑前后 双向的信息模型。

预测句子关系-- 解决 GPT的第二个问题

bert的解决方法：随机的抽取两个句子，50%的概率是 连续的句子。
通过对这种两个句子关系的预测，输出为1 表示是连续的句子，如果为0，表示两个句子不是连续的。
能够学习到两个句子的关系，从而在问答等 任务很有作用。

通过联合多任务的学习 从而能够 学习到 一个很好的 pre-training 的模型。

bert使用

有了这个预训练模型之后，具体怎么用呢？

fine-tuning

（1）场景1： 单个句子的任务
比如文本分类，或者情感分类
首先来了一个句子，我用bert进行编码，编码出很多向量，每一个时刻都输出很多向量，
我拿第一个词 cls 的向量 上面再接一些全连接层，再来做一个分类，再用标注监督的数据
fine-tuning这个bert和全连接的参数。
选第一个词的embedding的原因是：bert 还是编码的词的向量，用别的词的向量，不具备其他太多语义 是不行；而cls 没什么语义，
所以它的语义是编码了整个句子的语义，当然也是可以把所有时刻的输出拼起来，再接lstm再接全连接进行分类。

（2）两个句子的任务

（3）问答类的任务

预测的是这个词是不是答案的开始或者结束

（4）序列标注

小结

bert 模型 通过 mask LM 可以解决 双向的上下文的语义 表征的问题；同时 两个句子的预测 训练两个句子的语义关系，
从而pre-training和 fine-tuning不匹配的问题，因此bert 比 gpt 的效果 提升了许多。

代码和实际应用

一般来说，用户无需自己训练pre-training，以下是一些 pretrained models。

前四个是英语，第5个是多国语言，第6个是中文版本 。
uncased 是不区分大小写，不做大小写归一化。

我们通常需要做 fine-tuning。

如果数据很多，想要更好的效果，就需要做 pretraining ：

案例分析

FAQ 几千几万的问答对
两个解决方法：
（1）相似度计算（KNN）：简单、快捷
如果FAQ很多，就会比较慢
（2）意图分类：短文本分类
需要比较多的分类数据，需要训练模型，每增加一个意图，就需要重新训练

相似度计算

意图分类

F1 得分提高 3%！

使用bert 注意事项

• 使用中文模型，不要使用多语言模型！ （偶尔有一两个英文单词，也要用中文模型）
• max_seq_length 可以小一点，提高效率
• 内存不够，需要调整 train_batch_size （调小一点）
• 有足够多的领域数据，可以尝试 pretraining

总结

word embedding
rnn/lstm/gru
seq2seq, attention 和self-attention
contextual word embedding
elmo
openai apt
bert 原理
bert 实战

学习资料

https://v.qq.com/x/page/j0855zl9a9r.html
作者博客：
http://fancyerii.github.io/