Day13—大语言模型

定义

大语言模型（Large Language Models）是一种基于深度学习的自然语言处理（NLP）模型，用于处理和生成人类语言文本。

一、认识NLP

什么是NLP

​ NLP（Natural Language Processing），即“自然语言处理”，主要研究使用计算机来处理、理解及运用人类语言的各种理论和方法，属于人工智能的一个重要研究方向。

​ 简单来说，NLP就是如何让计算机理解人类语言。

NLP的主要研究方向

​ NLP是一个庞大的技术体系，研究方向主要包括机器翻译、信息检索、文档分类、问答系统、自动摘要、文本挖掘、知识图谱、语音识别、语音合成等。

​ 相较于CNN重点应用于计算机视觉领域，RNN则更多地应用于NLP方向。

word2vec

word2vec介绍

​ word2vec是一种基于神经网络的词嵌入技术，通过训练神经网络得到一个关于输入X和输出Y之间的语言模型，获取训练好的神经网络权重，这个权重是用来对输入词汇X进行向量化表示的。

word2vec的两种模型

• CBOW模型

​ CBOW（Continuous Bag-of-Words Model），即“连续词袋模型”，其应用场景是根据上下文预测中间词，输入X是每个词汇的one-hot向量，输出Y为给定词汇表中每个词作为目标词的概率。

Skip-gram模型

也称为"跳字模型"，应用场景是根据中间词预测上下文词，所以输入X为任意单词，输出Y为给定词汇表中每个词作为上下文词的概率。

二、全连接神经网络

全连接神经网络

​ 全连接神经网络是一种连接方式较为简单的人工神经网络结构，某一层的任意一个节点，都和上一层所有节点相连接。

神经网络的激活函数

在神经网络中可以引入非线性激活函数，这样就可以使得神经网络可以对数据进行非线性变换，解决线性模型的表达能力不足的问题。

常见的激活函数

• Sigmoid激活函数

$$y=\frac{1}{1+e^{-x}}$$

• Relu激活函数

$$y=max(0,x)$$

• tanh激活函数

$$y=\frac{e^x-e^{-x}}{e^x+e^{-x}}=\frac{1-e^{-2x}}{1+e^{-2x}}$$

• Softmax激活函数

$$p_l=\frac{e^{z_l}}{{\sum }_{j=1}^k{e}^{z_j}}$$

Softmax激活函数计算的结果是各个分类的预测概率值，常用于多分类问题

神经网络的过拟合问题

​ 神经网络因为隐藏层的存在可以实现复杂的非线性拟合功能。但随着神经网络层数加深，神经网络很容易发生过拟合现象（在训练集上表现很好，在未知的测试集上表现很差，即“泛化能力差”）。

解决神经网络过拟合问题的方法

• 正则化

​ 与很多机器学习算法一样，可以在待优化的目标函数上添加正则化项（例如L1、L2正则），可以在一定程度减少过拟合的程度。

• Dropout（随机失活）

​ 可以将Dropout理解为对神经网络中的每一个神经元加上一道概率流程，使得在神经网络训练时能够随机使某个神经元失效。

**注意： **

• 对于不同神经元个数的神经网络层，可以设置不同的失活或保留概率
• 如果担心某些层所含神经元较多或比其他层更容易发生过拟合，则可以将该层的失活概率设置得更高一些

感知器工作机制

​ 感知器即单层神经网络，也即"人工神经元"，是组成神经网络的最小单

前向传播与反向传播

前向传播

​ 计算输出值的过程称为“前向传播”：将上一层的输出作为下一层的输入，并计算下一层的输出，一直到运算到输出层为止。

反向传播（Back Propagation,BP）

​ 反向传播（BP）说白了根据根据J的公式对W和b求偏导，也就是求梯度。因为我们需要用梯度下降法来对参数进行更新，而更新就需要梯度。

总结：

前向传播得到输出，反向传播调整参数，最后以得到损失函数最小时的参数为最优学习参数。