论文浅尝 | 融入知识的弱监督预训练语言模型

论文笔记整理：叶群，浙江大学计算机学院，知识图谱、NLP方向。

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   会议：ICLR 2020

链接：https://arxiv.org/pdf/1912.09637.pdf

Abstract

预训练语言模型不仅在传统的语言学任务上取得了很好的表现，在一些涉及到背景知识的任务上，也取得了一些提升。本文首先在zero-shot fact completion任务上探究了预训练语言模型捕获知识的能力，并提出了一种弱监督的训练目标，使模型学习到更多的背景知识。在新的预训练方式下，模型在fact completion任务上取得了显著的提升。下游任务表现中，在QA和entity typing两个任务上分别比BERT提升2.7和5.7个百分点。

Introduction

预训练语言模型例如ELMo, BERT和XLNet在大量的NLP任务上取得了新的SOTA。在大规模的自监督训练过程中，预训练模型学习到了句法和语义的信息。有趣的是，在一些需要背景知识和推理的任务上，预训练模型也取得了不错的效果。比如在WNLI，RECoRD和SWAG任务上，预训练模型都取得了SOTA，说明模型在预训练中也学习到了背景知识。本文首先在zero-shot fact completion任务上评估预训练模型捕获知识的能力，并提出了一种新的弱监督的训练目标。实验证明该训练目标下，模型可以捕获到更多的real-world knowledge。

Method

本文设计了一种弱监督训练目标，给定输入文本，首先将原始文本链接到维基百科的实体，然后将部分实体随机替换为同类型其他实体。训练时模型对文本中实体是否替换进行预测，损失函数为二元交叉熵损失函数，即

             

训练数据为所有的英文的维基百科文本，文本中的实体由anchor link标注好。除了对实体进行替换，训练目标还保留了BERT中mask language modeling目标，即对字符进行随机替换，但是替换的比例下降由15%降低为5%。模型架构上，选择了12层的BERT base。

             

图1 实体替换策略

Experiments

1. Zero-shot fact completion

数据集来源于Wikidata，每条数据为一个三元组，例如{Paris, Capitalof, France}。去除尾实体，将三元组转换成query的形式，例如the capital of France is ? 并让模型对尾实体进行预测。评估指标采用Hits@10。这里的zero-shot指的是模型只有预训练过程，没有在具体任务上微调。

实验结果如表1所示，本文的模型在10个relation中的8个中达到了最佳。

表1 zero-shot fact completion实验结果

             

2. Question answering

实验在以下4个数据集上进行：WebQuestions、Trivial QA、Quasar-T、SeachQA；对比的baseline有：DrQA、、DSQA、Evidence Aggregation、  BERTserini、OROA。训练过程即为对模型参数的微调。

实验结果如表2所示，本文的模型在大多数数据集上都比Baseline方法有所提升。

 

表2 QA实验结果

             

3. Entity typing

实验采用了FIGER数据集，对比了ERNIE模型、BERT、LSTM+Hand-craft、Attentative+Hand-craft。实验结果如表3所示，ERNIE作为同样融入知识的模型，比BERT提升了5.15%，而本文的模型在BERT的基础上提升了5.68%。

 

表3 Entity typing实验结果

             

 

Conclusion

本文提出了一种弱监督方法，使预训练模型学习到entity-level的知识。实验证明相比于传统的预训练模型，本文的模型可以从非结构化文本中更好地学习到entity-level的知识。

 

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