论文笔记--Evaluating Large Language Models Trained on Code

1. 文章简介

• 标题：Evaluating Large Language Models Trained on Code
• 作者：Chen, Mark, et al.
• 日期：2021
• 期刊：arxiv preprint

2. 文章概括

  现存的GPT系列语言模型在自然语言中取得了不俗的表现，但实验表明其在代码方面的生成能力十分有限。本文提出了Codex，Codex-S和Codex-D三个大语言模型，在多个代码生成任务上表现远超GPT-3[1]。

3 文章重点技术

3.1 评估

  评估代码性能的方法大致分为两种：基于匹配的方法和函数正确率方法。比如BLEU就是一种基于匹配的方法，但文章数值实验证明，BLEU不能总是捕捉到函数的功能正确：分数很高的代码可能不正确。为此文章选择用函数正确率方法
  一种常用的评估函数正确率的指标叫pass@k指标，即模型随机生成k个回答（代码块），通过unit test（单元测试）的回答个数。但这样计算的指标方差很高，故文章每次生成$n\ge k$个回答，其中通过测试的回答个数为$c$，我们计算$pass@k={\mathbb{E}}_{problem}\left[1-\frac{\left(\genfrac{}{}{0ex}{}{n-c}{k}\right)}{\left(\genfrac{}{}{0ex}{}{n}{k}\right)}\right]$
  为了自动评估代码性能，文章手动构建了164个手写的编程问题，称为HumanEval数据集。每个问题都包含一个签名（返回）、说明、主题和几个单元测试。文章选择手动构建的原因是不希望训练语料库中包含HumanEval中的问题。
  下面给出了HumanEval中的三个问题示例，全部数据可在网址https://www.github.com/openai/human-eval 查看使用。

  评估时，只需要将上述问题转化成一个包含header、signature、docstring的prompt即可。

3.2 模型训练–Codex

  文章选择从GPT-3上微调得到代码模型，这样做虽然没有显著提升模型表现，但是加快了模型的收敛。文章从Github中收集了54million的公共库，包含1MB以下的Python文件共计179GB。为了保证训练集的质量，文章过滤了自动生成的文件、平均行数大于100的文件或仅包含一小部分字符数字的文件，过滤后的文件总计159GB。微调后的模型记作Codex模型（其中最大的模型为Codex-12B)。
  自动评估阶段，我们每次生成k个样例，然后评估其中通过单元测试的样例个数，得到pass@k；实际应用时，我们每次生成k个样例，选择其中mean token log-proba最大的输出即可。
  实验表明，Codex系列模型效果远超GPT-3。300M以上的Codex模型效果已经优于GPT-J 6B：

3.3 微调模型–Codex-S

  文章发现Github上很多代码包含很多类、说明等，会造成数据集不纯粹。为此，我们构建了一个训练数据集并使用它对Codex模型进行微调。
  训练数据集来自编程竞赛、面试准备网站和PyPI中的持续集成问题。为了过滤其中模糊的、太复杂的问题，我们首先用Codex-12B对上述问题进行回答，每个问题生成100个答案，如果没有一个答案通过单元测试，则认为该问题太难或太模糊，将其从微调数据集中移除。
  最后我们在上述数据集上微调Codex模型：将上述问题转化成标准代码格式，将prompt中的token掩码，最小化参考答案的负对数似然。
  评估结果显示Codex-S的性能超过Codex，且Codex-S的pass@1，即通过最大似然筛选出来的单个样例准确率高于Codex的pass@100。

3.4 微调模型–Codex-D

  另一方面，文章探索了从代码生成文本说明的反向过程。类似上一节中的微调方法，我们修改训练目标为“掩码代码（包括signature、header、body）部分，最小化说明(docstring)的负对数似然。得到的模型称为Codex-D。

4. 文章亮点

  文章给出了代码大语言模型Codex，Codex-S和Codex-D，可帮助开发者，尤其是初学者自动生成代码。但文章论证了Codex系列模型的局限性，现有模型还存在一些不正确的结论和misalianment（即模型有这个能力但是没回答）现象，同时模型可能存在一些敏感话题风险，后续可通过指令微调进行控制。

5. 原文传送门

Evaluating Large Language Models Trained on Code
HumanEval数据集

6. References

[1] 论文笔记–Language Models are Few-Shot Learners