【NLP】李宏毅老师ELMO, BERT, GPT讲解【笔记】

零、引例

首先来看一个例子，下面有四句话，每一句话中都有“bank”这个单词：
1、Have you paid that money to the bank yet ?
2、It is safest to deposit your money in the bank .

3、The victim was found lying dead on the river bank .
4、They stood on the river bank to fish.
但“bank”在其前两句话中的意思是“银行”，在后两句话中的意思是“河畔”。

在做word embeding的时候，我们当然希望“bank”这一种token能够有两种embeding结果。

Q：那我们能不能标记一词多义的形式呢？
A：不太现实，首先是词很多，而且“bank”也不止有2种意思，下面这句话：The hospital has its own blood bank.这里“bank”有人认为是第三种意思“库”，也有人认为是“银行”的延伸意思，所以也难界定到底有几种意思。

此时我们需要根据上下文来计算对应单词的embedding结果，这种技术称之为Contextualized Word Embedding 。

如果根据上下文来进行embedding，那么同样是“bank”，就会产生不同的结果。

一、ELMO

实现Contextualized Word Embedding技术的模型为ELMO模型（Embeddings from Language Model ）

ELMO是基于RNN的语言模型。例如现在有一句话： “潮水 退了 就 知道 誰 沒穿 褲子”，需要找到“退了”这个词的编码，就可以根据这个词的上下文来获取。

“退了”这个词经过RNN层的输出之后得到前文对它的编码，“退了”这个词经过反向的RNN层的输出作为下文对它的编码，之后进行连接得到“退了”这个词的整个编码。

但使用深度的RNN结构，就会产生比较多的RNN层输出，这时候ELMO选择全部利用：

每一层都会给出一个Embedding（上图展示了两层），ELMO把这些加起来生成一个Embedding（上图的蓝色向量），加的时候需要的参数根据模型学出来。

二、BERT

Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT)

BERT = Encoder of Transformer ；BERT是Transformer中的Encoder，不需要label，只要一些语料，就可以来训练BERT。

BERT的作用就是通过给定的语料，生成每个词对应的Embedding向量（BERT训练中文的时候，用每个字作为单位可能会更好）。

中文的词语很难穷举，但字的穷举相对容易

2.1 如何训练BERT？

训练BERT的方法分为2种：
1、Masked LM
2、Next Sentence Prediction

2.1.1 Masked LM

在这种方法里面，会以一定的概率将一个词用[MASK]替代，然后往里面填充相应的编码，如果填进去并没有违和感，则表示预测准确。

2.1.2 Next Sentence Prediction

给出两个句子，BERT判断两个句子是否是接在一起的。

[CLS]放在句子开头，用于存储判断的结果。

方法1和方法2的方法在BERT中是同时使用的。

2.2 如何利用BERT？

BERT论文中给出的例子是将BERT和接下来的任务一起训练的。

例1：分类

Input: single sentence,
output: class
Example: Sentiment analysis (our HW),Document Classification

对于分类任务可以给句子前加一个[CLS]，然后在进行线性的分类。也可以加上标签训练线性分类起，同时对BERT进行微调（Fine-tune）。

例2:词性标注

Input: single sentence,
output: class of each word

例3:自然语言推理

Input: two sentences,
output: class
Example: Natural Language Inference

例4：阅读理解

最后一个例子是抽取式QA，抽取式的意思是输入一个原文和问题，输出两个整数start和end，代表答案在原文中的起始位置和结束位置，两个位置中间的结果就是答案

具体怎么解决刚才的QA问题呢？把问题 - 分隔符 - 原文输入到BERT中，每一个单词输出一个黄颜色的embedding，这里还需要学习两个（一个橙色一个蓝色）的向量，这两个向量分别与原文中每个单词对应的embedding进行点乘，经过softmax之后得到输出最高的位置。正常情况下start <= end，但如果start > end的话，说明是矛盾的case，此题无解。

三、GPT

GPT：Generative Pre-Training

GPT-2是Transformer的Decoder部分，输入一个句子中的上一个词，我们希望模型可以得到句子中的下一个词。

根据“潮水”预测下一个词语“退了”：

根据“退了”预测下一个词：
、

由于GPT-2的模型非常巨大，它在很多任务上都达到了惊人的结果，甚至可以做到zero-shot learning（简单来说就是模型的迁移能力非常好），如阅读理解任务，不需要任何阅读理解的训练集，就可以得到很好的结果。

参考资料：
视频：https://www.bilibili.com/video/av56235038
ppt下载地址：http://speech.ee.ntu.edu.tw/~tlkagk/courses_ML19.html
https://www.jianshu.com/p/f4ed3a7bec7c