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26 Jul

SimCLR在视觉无监督学习大放异彩以来,对比学习逐渐在CV乃至NLP中流行了起来,相关研究和工作越来越多。标准的对比学习的一个广为人知的缺点是需要比较大的batch_size(SimCLR在batch_size=4096时效果最佳),小batch_size的时候效果会明显降低,为此,后续工作的改进方向之一就是降低对大batch_size的依赖。那么,一个很自然的问题是:标准的对比学习在小batch_size时效果差的原因究竟是什么呢?

近日,一篇名为《Simpler, Faster, Stronger: Breaking The log-K Curse On Contrastive Learners With FlatNCE》对此问题作出了回答:因为浮点误差。看起来真的很让人难以置信,但论文的分析确实颇有道理,并且所提出的改进FlatNCE确实也工作得更好,让人不得不信服。

细微之处

接下来,笔者将按照自己的理解和记号来介绍原论文的主要内容。对比学习(Contrastive Learning)就不帮大家详细复习了,大体上来说,对于某个样本$x$,我们需要构建$K$个配对样本$y_1,y_2,\cdots,y_K$,其中$y_t$是正样本而其余都是负样本,然后分别给每个样本对$(x, y_i)$打分,分别记为$s_1,s_2,\cdots,s_K$,对比学习希望拉大正负样本对的得分差,通常直接用交叉熵作为损失:
\begin{equation}-\log \frac{e^{s_t}}{\sum\limits_i e^{s_i}} = \log \left(\sum_i e^{s_i}\right) - s_t = \log \left(1 + \sum_{i\neq t} e^{s_i - s_t}\right)\end{equation}

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22 Jul

概率视角下的线性模型:逻辑回归有解析解吗?

我们知道,线性回归是比较简单的问题,它存在解析解,而它的变体逻辑回归(Logistic Regression)却没有解析解,这不能不说是一个遗憾。因为逻辑回归虽然也叫“回归”,但它实际上是用于分类问题的,而对于很多读者来说分类比回归更加常见。准确来说,我们说逻辑回归没有解析解,说的是“最大似然估计下逻辑回归没有解析解”。那么,这是否意味着,如果我们不用最大似然估计,是否能找到一个可用的解析解呢?

逻辑回归示意图

逻辑回归示意图

本文将会从非最大似然的角度,推导逻辑回归的一个解析解,简单的实验表明它效果不逊色于梯度下降求出来的最大似然解。此外,这个解析解还易于推广到单层Softmax多分类模型。

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19 Jul

用开源的人工标注数据来增强RoFormer-Sim

大家知道,从SimBERTSimBERTv2(RoFormer-Sim),我们算是为中文文本相似度任务建立了一个还算不错的基准模型。然而,SimBERT和RoFormer-Sim本质上都只是“弱监督”模型,跟“无监督”类似,我们不能指望纯弱监督的模型能达到完美符合人的认知效果。所以,为了进一步提升RoFormer-Sim的效果,我们尝试了使用开源的一些标注数据来辅助训练。本文就来介绍我们的探索过程。

有的读者可能想:有监督有啥好讲的?不就是直接训练么?说是这么说,但其实并没有那么“显然易得”,还是有些“雷区”的,所以本文也算是一份简单的“扫雷指南”吧。

前情回顾

笔者发现,自从SimBERT发布后,读者问得最多的问题大概是:

为什么“我喜欢北京”跟“我不喜欢北京”相似度这么高?它们不是意思相反吗?

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8 Jul

两个多元正态分布的KL散度、巴氏距离和W距离

正态分布是最常见的连续型概率分布之一。它是给定均值和协方差后的最大熵分布(参考《“熵”不起:从熵、最大熵原理到最大熵模型(二)》),也可以看作任意连续型分布的二阶近似,它的地位就相当于一般函数的线性近似。从这个角度来看,正态分布算得上是最简单的连续型分布了。也正因为简单,所以对于很多估计量来说,它都能写出解析解来。

本文主要来计算两个多元正态分布的几种度量,包括KL散度、巴氏距离和W距离,它们都有显式解析解。

正态分布

这里简单回顾一下正态分布的一些基础知识。注意,仅仅是回顾,这还不足以作为正态分布的入门教程。

概率密度

正态分布,也即高斯分布,是定义在$\mathbb{R}^n$上的连续型概率分布,其概率密度函数为
\begin{equation}p(\boldsymbol{x})=\frac{1}{\sqrt{(2\pi)^n \det(\boldsymbol{\Sigma})}}\exp\left\{-\frac{1}{2}(\boldsymbol{x}-\boldsymbol{\mu})^{\top}\boldsymbol{\Sigma}^{-1}(\boldsymbol{x}-\boldsymbol{\mu})\right\}\end{equation}

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1 Jul

又是Dropout两次!这次它做到了有监督任务的SOTA

关注NLP新进展的读者,想必对四月份发布的SimCSE印象颇深,它通过简单的“Dropout两次”来构造正样本进行对比学习,达到了无监督语义相似度任务的全面SOTA。无独有偶,最近的论文《R-Drop: Regularized Dropout for Neural Networks》提出了R-Drop,它将“Dropout两次”的思想用到了有监督任务中,每个实验结果几乎都取得了明显的提升。此外,笔者在自己的实验还发现,它在半监督任务上也能有不俗的表现。

R-Drop示意图

R-Drop示意图

小小的“Dropout两次”,居然跑出了“五项全能”的感觉,不得不令人惊讶。本文来介绍一下R-Drop,并分享一下笔者对它背后原理的思考。

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29 Jun

UniVAE:基于Transformer的单模型、多尺度的VAE模型

大家都知道,Transformer的$\mathscr{O}(n^2)$复杂度是它的“硬伤”之一。不过凡事有弊亦有利,$\mathscr{O}(n^2)$的复杂度也为Transformer带来很大的折腾空间,我们可以灵活地定制不同的attention mask,来设计出不同用途的Transformer模型来,比如UniLMK-BERT等。

本文介绍笔者构思的一个能用于文本的UniVAE模型,它沿用类似UniLM的思路,将VAE做到了一个Transformer模型里边,并且还具备多尺度特性~

UniAE式Attention关联示意图

UniAE式Attention关联示意图

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17 Jun

对比学习可以使用梯度累积吗?

在之前的文章《用时间换取效果:Keras梯度累积优化器》中,我们介绍过“梯度累积”,它是在有限显存下实现大batch_size效果的一种技巧。一般来说,梯度累积适用的是loss是独立同分布的场景,换言之每个样本单独计算loss,然后总loss是所有单个loss的平均或求和。然而,并不是所有任务都满足这个条件的,比如最近比较热门的对比学习,每个样本的loss还跟其他样本有关。

那么,在对比学习场景,我们还可以使用梯度累积来达到大batch_size的效果吗?本文就来分析这个问题。

简介

一般情况下,对比学习的loss可以写为
\begin{equation}\mathcal{L}=-\sum_{i,j=1}^b t_{i,j}\log p_{i,j} = -\sum_{i,j=1}^b t_{i,j}\log \frac{e^{s_{i,j}}}{\sum\limits_j e^{s_{i,j}}}=-\sum_{i,j=1}^b t_{i,j}s_{i,j} + \sum_{i=1}^b \log\sum_{j=1}^b e^{s_{i,j}}\label{eq:loss}\end{equation}
这里的$b$是batch_size;$t_{i,j}$是事先给定的标签,满足$t_{i,j}=t_{j,i}$,它是一个one hot矩阵,每一列只有一个1,其余都为0;而$s_{i,j}$是样本$i$和样本$j$的相似度,满足$s_{i,j}=s_{j,i}$,一般情况下还有个温度参数,这里假设温度参数已经整合到$s_{i,j}$中,从而简化记号。模型参数存在于$s_{i,j}$中,假设为$\theta$。

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11 Jun

SimBERTv2来了!融合检索和生成的RoFormer-Sim模型

去年我们放出了SimBERT模型,它算是我们开源的比较成功的模型之一,获得了不少读者的认可。简单来说,SimBERT是一个融生成和检索于一体的模型,可以用来作为句向量的一个比较高的baseline,也可以用来实现相似问句的自动生成,可以作为辅助数据扩增工具使用,这一功能是开创性的。

近段时间,我们以RoFormer为基础模型,对SimBERT相关技术进一步整合和优化,最终发布了升级版的RoFormer-Sim模型。

简介

RoFormer-Sim是SimBERT的升级版,我们也可以通俗地称之为“SimBERTv2”,而SimBERT则默认是指旧版。从外部看,除了基础架构换成了RoFormer外,RoFormer-Sim跟SimBERT没什么明显差别,事实上它们主要的区别在于训练的细节上,我们可以用两个公式进行对比:
\begin{array}{c}
\text{SimBERT} = \text{BERT} + \text{UniLM} + \text{对比学习} \\[5pt]
\text{RoFormer-Sim} = \text{RoFormer} + \text{UniLM} + \text{对比学习} + \text{BART} + \text{蒸馏}\\
\end{array}

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