2022最新版-李宏毅机器学习深度学习课程-P46 自监督学习Self-supervised Learning（BERT）

一、概述：自监督学习模型与芝麻街

参数量

• ELMO：94M
• BERT：340M
• GPT-2：1542M
• Megatron：8B
• T5：11B
• Turing NLG：17B
• GPT-3：175B
• Switch Transformer：1.6T

二、Self-supervised Learning⇒Unsupervised Learning的一种

“自监督学习”数据本身没有标签，所以属于无监督学习；但是训练过程中实际上“有标签”，标签是“自己生成的”。

想办法把训练数据分为“两部分”，一部分作为作为“输入数据、另一部分作为“标注”。

三、BERT

💡 作为transformer，理论上BERT的输入长度没有限制。但是为了避免过大的计算代价，在实践中并不能输入太长的序列。 事实上，在训练中，会将文章截成片段输入BERT进行训练，而不是使用整篇文章，避免距离过长的问题。

BERT是一个transformer的Encoder，BERT可以输入一行向量，然后输出另一行向量，输出的长度与输入的长度相同。BERT一般用于自然语言处理，一般来说，它的输入是一串文本。当然，也可以输入语音、图像等“序列”。

Masking Input

随机盖住一些输入的文字，被mask的部分是随机决定的。

MASK的方法

• 第一种方法是，用一个特殊的符号替换句子中的一个词，我们用 "MASK "标记来表示这个特殊符号，你可以把它看作一个新字，这个字完全是一个新词，它不在你的字典里，这意味着mask了原文。
• 另外一种方法，随机把某一个字换成另一个字。中文的 "湾"字被放在这里，然后你可以选择另一个中文字来替换它，它可以变成 "一 "字，变成 "天 "字，变成 "大 "字，或者变成 "小 "字，我们只是用随机选择的某个字来替换它

两种方法都可以使用，使用哪种方法也是随机决定的。

训练方法

1. 向BERT输入一个句子，先随机决定哪一部分的汉字将被mask。
2. 输入一个序列，我们把BERT的相应输出看作是另一个序列
3. 在输入序列中寻找mask部分的相应输出，将这个向量通过一个Linear transform（矩阵相乘），并做Softmax得到一个分布。
4. 用一个one-hot vector来表示MASK的字符，并使输出和one-hot vector之间的交叉熵损失最小。

💡 本质上，就是在解决一个分类问题。BERT要做的是预测什么被盖住。

Next Sentence Prediction（不太有用）

从数据库中拿出两个句子，两个句子之间添加一个特殊标记[SEP]，在句子的开头添加一个特殊标记[cls]。这样，BERT就可以知道，这两个句子是不同的句子。

只看CLS的输出，我们将把它乘以一个Linear transform,做一个二分类问题，输出yes/no，预测两句是否前后连续。

Robustly Optimized BERT Approach(RoBERTa)

Sentence order prediction，SOP(句子顺序预测）⇒ALBERT

挑选的两个句子是相连的。可能有两种可能性供BERT猜测：

• 句子1在句子2后面相连，
• 句子2在句子1后面相连。

BERT的实际用途 ⇒ 下游任务（Downstream Tasks）

预训练与微调

• 预训练：产生BERT的过程
• 微调：利用一些特别的信息，使BERT能够完成某种任务

BERT只学习了两个“填空”任务。

• 一个是掩盖一些字符，然后要求它填补缺失的字符。
• 预测两个句子是否有顺序关系。

但是，BERT可以被应用在其他的任务【真正想要应用的任务】上，可能与“填空”并无关系甚至完全不同。【胚胎干细胞】当我们想让BERT学习做这些任务时，只需要一些标记的信息，就能够“激发潜能”。

对BERT的评价任务集——GLUE（General Language Understanding Evaluation）

为了测试Self-supervised学习的能力，通常，你会在一个任务集上测试它的准确性，取其平均值得到总分。

性能衡量

人类的准确度是1，如果他们比人类好，这些点的值就会大于1。