作者 | 周俊贤
整理 | NewBeeNLP
相信做中文NLP的同学和朋友们,对哈工大和科大讯飞的发布的一系列中文预训练模型并不陌生,github项目地址为https://github.com/ymcui/。它们根据各个预训练原论文的基础上,基于中文语料,发布了诸如BERT、RoBERTa、ELECTRA、XLNet等模型,极大推动了中文NLP的发展。
不同的预训练模型用了不同的tricks,但由于论文的发表主要是以英文为主的,这些tricks移植到中文,是否还是有效的?于是,他们在2020年也发表了一个新的预训练模型,叫MacBERT,只针对中文,在各种中文评测任务都表现突出。
下图很好地概述了各种预训练模型的区别。
MacBERT的全称是MLM as correction BERT,可以看到MacBERT主要是修改BERT的MLM的任务。论文全称及连接:《Revisiting Pre-Trained Models for Chinese Natural Language Processing》[1]
项目地址:https://github.com/ymcui/MacBERT
在BERT和RoBERTa的英文版里面,都采用的是WordPiece,具体的看下图。最小的token切分单位并不是单个英文词,而是更细粒度的切分,如图中predict这个词被切分成pre、##di、##ct(##表现不作为一个完成的单词,而是某个单词的非开头部分),三个token,这种切分方式的好处在于能缓解未见词的问题,也更加丰富了词表的表征能力(如embedding可能会被切分成em、##bed、##d、##ing,其中##bed和bed在BERT的词表中是两个不同的token,代表不一样的意思)。
但对于中文来说,并没有这种WordPiece的切分法,想想,中文最小单位就是字,并不能像英文一样,再把词切分成字母的组合,当然也有人讨论把中文字按照偏旁或拼音进行进一步的切分,这个就不在本次的讨论范围内了。
Whole word masking(wwm),虽然token是最小的单位,但在【MASK】的时候是基于分词的,还是如下图的例子,“使用语言模型来预测下一个词的概率。”进行tokenizer后,变成“使 用 语 言 模 型 来 预 测 下 一 个 词 的 概 率 。”。
论文中,使用中文分词工具LTP来绝对词的边界,如分词后的结构是“使用 语言 模型 来 预测 下一个 词 的 概率 。”。在【MASK】的时候,是对分词后的结构进行【MASK】的,如不能只【MASK】语这个token,要不就把“语 言”都【MASK】掉,N-gram Masking的意思是对连续n个词进行【MASK】,如图中把“语 言 模 型”都【MASK】了,就是一个2-gram Masking。「虽然【MASK】是对分词后的结果进行,但在输入的时候还是单个的token。」
MacBERT采用基于分词的n-gram masking,1-gram~4gram Masking的概率分别是40%、30%、20%、10%。
大家吐槽BERT的其中一点是语训练时的输入和应用于下游任务时不一样,具体的预训练时是大概有15%的token被【MASK】token替代掉,作为输入的,但应用于下游任务时,是没有【MASK】作为输入的,这种差异会极大的影响BERT的性能。
作者采用了利用相似词来代替被【MASK】掉的词,怎么决定相似词?用的是叫Synonyms
这款工具,这款工具也是基于word2vec计算的。举个例子,现在“语 言”这两个token作为一个词,被随机挑选到进行【MASK】了,然后用Synonyms计算离它最近的词,为'言 语',那在输入的时候,就用“言 语”来代替。
当然也存在一种情况,被【MASK】掉的词没有近义词(这里可能有人有疑问,用word2vec计算余弦相似度的时候一定会能返回最近的一个的啊,也就是所有词都能找出离它举例最近的一个词,但是假如就算最近,但是它们的距离也很远的情况下,我们就认为这个词没有近义词,我们可以卡个阈值),这种情况下,我们用随机词代替【MASK】。
最终,MacBERT的输入如下,对基于分词后的结果随机挑选15%的词进行【MASK】,其中的80%用同义词代替,10%用随即词代替,10%保持不变,然后预测被选为【MASK】的词,可以看到,这样,预训练的时候,再也没有【MASK】的身影了。
对于NSP任务,采用同ALBERT一样的sentence-order predicion(SOP),预测这两个句子对是否是连续的。
作者除了采用中文维基百科外(这也是原生中文BERT采用的训练语料),还采用了其它中文百科全书、新闻、问答网站,加起来一共5.8个词。
为了能利用到其它预训练模型的信息,MacBERT并不是从头开始训练的,而是用谷歌官方的Chinese BERT-base进行参数初始化,但是对于large版本,是重新训练的,因为谷歌官方没有发布Chinese BERT的large版本。下图为与其它预训练模型的细节对比。
分别采用了三种类型的任务来进行评测,包括机器阅读理解、单句字的文本分类和文本对分类,结果自然都是非常不错的。
我认为每篇论文里面,消融实验是很重要的部分,因为它能再次显示出作者提出方法的动机。
这里w/o Mac表示去掉同义词替换,w/o NM表示去掉N-gram masking,实验表示,去掉它们都会损害性能。除此之外,实验还表明NSP-like任务相对MLM任务来说,对模型没那么重要(这也提醒我们应该花更多时间研究改进MLM任务上),SOP任务要比NSP任务要好。
为了讨论改进MLM任务的影响,采用了下面四种对比,首先我们沿用前面的对15%的words进行【MASK】,其中的10%用原来的token代替
实验结果自然是MacBERT表现最好,除此之外,预训练时,保留【MASK】作为输入会极大地影响下游任务的性能。甚至把【MASK】用随机的token代替(即Random Replave),都会比原生BERT(即Partial Mask)要好。
《Revisiting Pre-Trained Models for Chinese Natural Language Processing》: https://arxiv.org/abs/2004.13922
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