Simple and Effective Curriculum Pointer-Generator Networks for Reading Comprehension阅读笔记

《Simple and Effective Curriculum Pointer-Generator Networks for Reading Comprehension over Long Narratives》

这篇文章是发表在2019年ACL上的，主要是针对narrativeQA数据集得到了SOTA效果。数据集介绍可见

分以下四部分介绍：

• Motivation
• Model
• Experiment
• Discussion

1、Motivation

• 长文本的阅读理解处理起来较为困难，去除信息过多会导致答案不可预见，去除信息过少则会造成计算复杂，文本冗余。
• 模拟人在阅读理解过程当中，反复的对文档和问题进行斟酌。

解决：

• 提出一种课程学习的方法，让机器学会从简单到困难进行阅读理解，并且使用指针生成网络，即使答案未出现在文本当中，也能够很好的对其进行生成
• 使用 Alignment Layer (IAL)充分的融合对齐，得到更深层次的语义信息

2、Model

2.1 overview

下面是模型的整体框架图，从图中可以看到，主要包括三个部分，首先对故事去进行信息检索，将得到的内容和问题通过IAL reader模型，最后通过指针生成网络生成答案

2.2 Introspective Alignment Reader

• 输入是文档和问题
• 输出是生成的答案
  

首先经过LSTM得到文档和问题的表示，通过一种对齐方式计算attention，F表示线性和非线性变化
随后融合问题，得到文章的表示：

为了更好的衡量原文的表示、原文和融合了问题的文章的表示之间的差异，引入Reasoning over Alignments ：

随后会进行一个局部基于block的self attention，考虑到文章的长度过长，经常可能会超过2000，如果对所有的tokens都进行self attention，那么必然会造成计算复杂度过大，因此加入限制：
$$\left|i-j\right|<=b$$
因为之前在做attention的时候已经考虑了全局的信息，所以这个地方为了计算力，只在窗口内进行一个局部的self attention

最后再将得到的新的表示进行一个双向lstm得到最终的token
级别的表示

2.3 Pointer-Generator Decoder

在解码时刻，进行attention得到 $g_i$ ，如果使用对齐后的表示，那么问题的语义信息可能会丢失，因此直接使用编码层的问题表示能够控制解码器，朝着问题的方向去进行答案生成

随后加权求和得到 $y_t$：

接下来更新解码端的细胞状态和隐藏状态，其中w表示真实答案的词向量：

经过线性变化得到词表概率分布并计算复制概率：


最后将生成词表概率分布和attention概率分布进行加合选择概率最大的那个词，作为输出：

2.4 Curriculum Reading

课程学习的目的就是让机器先从简单的开始进行学习，然后再复杂化。人在进行阅读理解的时候，可以先通过看答案，了解不同的问题所需要回答的答案的形式以及方法。随后再根据问题去文章当中，寻找或者总结答案。

文章提出两个过程，第1个过程就是可回答性，第2个过程是可理解性。

• 可回答性通过，用答案去进行片段检索和用问题去进行片段检索，作为简单和困难的两个方面。
• 可解释性则通过片段的长度去决定。当片段的长度较小时，模型能够更容易的捕获相关的信息。当片段程度较大时，模型则需要进行更深层次的理解，才能够找到对应原文。因此在这个过程当中，我们把片段的大小限制在{50, 100, 200, 500}

下图是课程学习的学习算法：

首先选择一个大小比如50，然后用答案和问题分别去检索语料，得到easy和hard训练集（将得到的段落，以50为单位进行划分，然后用答案或者问题去进行匹配，找到最相关的那一块）。首先利用easy训练集，直到在验证集上，效果不再变化。随后我们交换delta的hard训练集，再进行训练，直到所有hard训练集被交换完毕。

此时我们可以将大小，选成100（其它数也可以），再次反复上面那个过程。

将可回答性的和可理解性这两个过程进行交替的训练。即使当我们的块选择很小的时候（50），我们也可以通过去看答案让模型来进行学习，算是一个简单的学习过程。此时模型相当于进行了微调，随后当size变大的时候，模型再去进行训练，如此循序渐进使得模型能够学习到更深层次的语义信息和推理能力。

3、Experiment

1、可以看到我们的模型实现了最好的效果，并且通过RNET，可以看出课程学习确实能够帮助模型进行更好的理解

2、从Ablation实验里面可以看出，在课程学习当中可回答性更重要。块大小选择的顺序，也会对实验的结果造成差异。

4、Discussion

• 这篇文章主要提出了课程学习的方法，让机器能够循序渐进，从简单到困难的一个学习过程。
• 对文档和融合文档的问题的表示进行反复的融合，内省。更充分的挖掘语义信息。
• 用生成方法去进行阅读理解，虽然能够解决oov的问题，也能够增加答案的多样性，但是生成的语言会存在流畅性和逻辑性的问题。