9 Mar

Seq2Seq中Exposure Bias现象的浅析与对策

前些天笔者写了《CRF用过了,不妨再了解下更快的MEMM?》,里边提到了MEMM的局部归一化和CRF的全局归一化的优劣。同时,笔者联想到了Seq2Seq模型,因为Seq2Seq模型的典型训练方案Teacher Forcing就是一个局部归一化模型,所以它也存在着局部归一化所带来的毛病——也就是我们经常说的“Exposure Bias”。带着这个想法,笔者继续思考了一翻,将最后的思考结果记录在此文。

经典的Seq2Seq模型图示

经典的Seq2Seq模型图示

本文算是一篇进阶文章,适合对Seq2Seq模型已经有一定的了解、希望进一步提升模型的理解或表现的读者。关于Seq2Seq的入门文章,可以阅读旧作《玩转Keras之seq2seq自动生成标题》《从语言模型到Seq2Seq:Transformer如戏,全靠Mask》

本文的内容大致为:

1、Exposure Bias的成因分析及例子;

2、简单可行的缓解Exposure Bias问题的策略。

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1 Mar

对抗训练浅谈:意义、方法和思考(附Keras实现)

当前,说到深度学习中的对抗,一般会有两个含义:一个是生成对抗网络(Generative Adversarial Networks,GAN),代表着一大类先进的生成模型;另一个则是跟对抗攻击、对抗样本相关的领域,它跟GAN相关,但又很不一样,它主要关心的是模型在小扰动下的稳健性。本博客里以前所涉及的对抗话题,都是前一种含义,而今天,我们来聊聊后一种含义中的“对抗训练”。

本文包括如下内容:

1、对抗样本、对抗训练等基本概念的介绍;

2、介绍基于快速梯度上升的对抗训练及其在NLP中的应用;

3、给出了对抗训练的Keras实现(一行代码调用);

4、讨论了对抗训练与梯度惩罚的等价性;

5、基于梯度惩罚,给出了一种对抗训练的直观的几何理解。

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24 Feb

CRF用过了,不妨再了解下更快的MEMM?

HMM、MEMM、CRF被称为是三大经典概率图模型,在深度学习之前的机器学习时代,它们被广泛用于各种序列标注相关的任务中。一个有趣的现象是,到了深度学习时代,HMM和MEMM似乎都“没落”了,舞台上就只留下CRF。相信做NLP的读者朋友们就算没亲自做过也会听说过BiLSTM+CRF做中文分词、命名实体识别等任务,却几乎没有听说过BiLSTM+HMM、BiLSTM+MEMM的,这是为什么呢?

今天就让我们来学习一番MEMM,并且通过与CRF的对比,来让我们更深刻地理解概率图模型的思想与设计。

模型推导

MEMM全称Maximum Entropy Markov Model,中文名可译为“最大熵马尔可夫模型”。不得不说,这个名字可能会吓退80%的初学者:最大熵还没搞懂,马尔可夫也不认识,这两个合起来怕不是天书?而事实上,不管是MEMM还是CRF,它们的模型都远比它们的名字来得简单,它们的概念和设计都非常朴素自然,并不难理解。

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13 Feb

Designing GANs:又一个GAN生产车间

在2018年的文章里《f-GAN简介:GAN模型的生产车间》笔者介绍了f-GAN,并评价其为GAN模型的“生产车间”,顾名思义,这是指它能按照固定的流程构造出很多不同形式的GAN模型来。前几天在arxiv上看到了新出的一篇论文《Designing GANs: A Likelihood Ratio Approach》(后面简称Designing GANs或原论文),发现它在做跟f-GAN同样的事情,但走的是一条截然不同的路(不过最后其实是殊途同归),整篇论文颇有意思,遂在此分享一番。

f-GAN回顾

《f-GAN简介:GAN模型的生产车间》中我们可以知道,f-GAN的首要步骤是找到满足如下条件的函数$f$:

1、$f$是非负实数到实数的映射($\mathbb{R}^* \to \mathbb{R}$);

2、$f(1)=0$;

3、$f$是凸函数。

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7 Feb

你的CRF层的学习率可能不够大

CRF是做序列标准的经典方法,它理论优雅,实际也很有效,如果还不了解CRF的读者欢迎阅读旧作《简明条件随机场CRF介绍(附带纯Keras实现)》。在BERT模型出来之后,也有不少工作探索了BERT+CRF用于序列标注任务的做法。然而,很多实验结果显示(比如论文《BERT Meets Chinese Word Segmentation》)不管是中文分词还是实体识别任务,相比于简单的BERT+Softmax,BERT+CRF似乎并没有带来什么提升,这跟传统的BiLSTM+CRF或CNN+CRF的模型表现并不一样。

基于CRF的4标签分词模型示意图

基于CRF的4标签分词模型示意图

这两天给bert4keras增加了用CRF做中文分词的例子(task_sequence_labeling_cws_crf.py),在调试过程中发现了CRF层可能存在学习不充分的问题,进一步做了几个对比实验,结果显示这可能是CRF在BERT中没什么提升的主要原因,遂在此记录一下分析过程,与大家分享。

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29 Jan

抛开约束,增强模型:一行代码提升albert表现

本文标题看起来有点“标题党”了,不过所作改动放到bert4keras框架下,确实是一行代码的变动,至于是否有提升,这个笔者不敢打包票,不过测了几个算是比较有代表性的任务,均显示持平甚至有提升,所以标题说的也基本是事实。

那究竟是什么改动呢?其实一句话也能讲清楚:

在下游任务中,放弃albert的权重共享的约束,也就是把albert当bert用。

具体思路细节,请接着看下去~

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12 Jan

前些天刷Arxiv看到新文章《Self-Orthogonality Module: A Network Architecture Plug-in for Learning Orthogonal Filters》(下面简称“原论文”),看上去似乎有点意思,于是阅读了一番,读完确实有些收获,在此记录分享一下。

给全连接或者卷积模型的核加上带有正交化倾向的正则项,是不少模型的需求,比如大名鼎鼎的BigGAN就加入了类似的正则项。而这篇论文则引入了一个新的正则项,笔者认为整个分析过程颇为有趣,可以一读。

为什么希望正交?

在开始之前,我们先约定:本文所出现的所有一维向量都代表列向量。那么,现在假设有一个$d$维的输入样本$\boldsymbol{x}\in \mathbb{R}^d$,经过全连接或卷积层时,其核心运算就是:
\begin{equation}\boldsymbol{y}^{\top}=\boldsymbol{x}^{\top}\boldsymbol{W},\quad \boldsymbol{W}\triangleq (\boldsymbol{w}_1,\boldsymbol{w}_2,\dots,\boldsymbol{w}_k)\label{eq:k}\end{equation}
其中$\boldsymbol{W}\in \mathbb{R}^{d\times k}$是一个矩阵,它就被称“核”(全连接核/卷积核),而$\boldsymbol{w}_1,\boldsymbol{w}_2,\dots,\boldsymbol{w}_k\in \mathbb{R}^{d}$是该矩阵的各个列向量。

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3 Jan

用bert4keras做三元组抽取

在开发bert4keras的时候就承诺过,会逐渐将之前用keras-bert实现的例子逐渐迁移到bert4keras来,而那里其中一个例子便是三元组抽取的任务。现在bert4keras的例子已经颇为丰富了,但还没有序列标注和信息抽取相关的任务,而三元组抽取正好是这样的一个任务,因此就补充上去了。

基于Bert的三元组抽取模型结构示意图

基于Bert的三元组抽取模型结构示意图

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