BERT

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基于变换器的双向编码器表示技术（英語：Bidirectional Encoder Representations from Transformers，BERT）是用于自然语言处理（NLP）的预训练技术，由Google提出。[1][2]2018年，雅各布·德夫林和同事创建并发布了BERT。Google正在利用BERT来更好地理解用户搜索语句的语义。[3] 2020年的一项文献调查得出结论：「在一年多一点的时间里，BERT已经成为NLP实验中无处不在的基线」，算上分析和改进模型的研究出版物超过150篇。[4]

最初的英语BERT发布时提供两种类型的预训练模型[1]：（1）BERTBASE模型，一个12层，768维，12个自注意头（self attention head），110M参数的神经网络结构；（2）BERTLARGE模型，一个24层，1024维，16个自注意头，340M参数的神经网络结构。两者的训练语料都是BooksCorpus[5]以及英語維基百科语料，单词量分别是8億以及25億。[6]

结构

BERT的核心部分是一个Transformer模型，其中编码层数和自注意力头数量可变。结构与Vaswani等人(2017)[7]的实现几乎“完全一致”。

BERT在两个任务上进行预训练： 语言模型（15%的token被掩盖，BERT需要从上下文中进行推断）和下一句预测（BERT需要预测给定的第二个句子是否是第一句的下一句）。训练完成后，BERT学习到单词的上下文嵌入。代价昂贵的预训练完成后，BERT可以使用较少的资源和较小的数据集在下游任务上进行微调，以改进在这些任务上的性能。[1][8]

性能及分析

BERT在以下自然语言理解任务上的性能表现得最为卓越：[1]

  • GLUE（General Language Understanding Evaluation，通用语言理解评估）任务集（包括9个任务）。
  • SQuAD（Stanford Question Answering Dataset，斯坦福问答数据集）v1.1和v2.0。
  • SWAG（Situations With Adversarial Generation，对抗生成的情境）。

有關BERT在上述自然语言理解任务中為何可以達到先进水平，目前還未找到明確的原因[9][10]。目前BERT的可解释性研究主要集中在研究精心选择的输入序列对BERT的输出的影响关系，[11][12]通过探测分类器分析内部向量表示，[13][14]以及注意力权重表示的关系。[9][10]

历史

BERT起源于预训练的上下文表示学习，包括半监督序列学习（Semi-supervised Sequence Learning）[15]，生成预训练（Generative Pre-Training），ELMo（英语：ELMo）[16]和ULMFit[17]。与之前的模型不同，BERT是一种深度双向的、无监督的语言表示，且仅使用纯文本语料库进行预训练的模型。上下文无关模型（如word2vec或GloVe（英语：GloVe））为词汇表中的每个单词生成一个词向量表示，因此容易出现单词的歧义问题。BERT考虑到单词出现时的上下文。例如，词“水分”的word2vec词向量在“植物需要吸收水分”和“财务报表裡有水分”是相同的，但BERT根据上下文的不同提供不同的词向量，词向量与句子表达的句意有关。

2019年10月25日，Google搜索宣布他们已经开始在美国国内的英语搜索查询中应用BERT模型。[18]2019年12月9日，据报道，Google搜索已经在70多种语言的搜索采用了BERT。[19] 2020年10月，几乎每一个基于英语的查询都由BERT处理。[20]

获奖情况

在2019年计算语言学协会北美分会（NAACL（英语：North American Chapter of the Association for Computational Linguistics））年会上，BERT获得了最佳长篇论文奖。[21]

参见

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Devlin, Jacob; Chang, Ming-Wei; Lee, Kenton; Toutanova, Kristina. BERT: Pre-training of Deep Bidirectional Transformers for Language Understanding. 2018-10-11. arXiv:1810.04805v2 可免费查阅 [cs.CL]. 
  2. ^ Open Sourcing BERT: State-of-the-Art Pre-training for Natural Language Processing. Google AI Blog. [2019-11-27]. （原始内容存档于2021-01-13） （英语）. 
  3. ^ Understanding searches better than ever before. Google. 2019-10-25 [2019-11-27]. （原始内容存档于2021-01-27） （英语）. 
  4. ^ Rogers, Anna; Kovaleva, Olga; Rumshisky, Anna. A Primer in BERTology: What We Know About How BERT Works. Transactions of the Association for Computational Linguistics. 2020, 8: 842–866 [2021-11-24]. doi:10.1162/tacl_a_00349. （原始内容存档于2022-04-03）. 
  5. ^ Zhu, Yukun; Kiros, Ryan; Zemel, Rich; Salakhutdinov, Ruslan; Urtasun, Raquel; Torralba, Antonio; Fidler, Sanja. Aligning Books and Movies: Towards Story-Like Visual Explanations by Watching Movies and Reading Books: 19–27. 2015. arXiv:1506.06724 可免费查阅 [cs.CV]. 
  6. ^ Annamoradnejad, Issa. ColBERT: Using BERT Sentence Embedding for Humor Detection. 2020-04-27. arXiv:2004.12765 可免费查阅 [cs.CL]. 
  7. ^ Polosukhin, Illia; Kaiser, Lukasz; Gomez, Aidan N.; Jones, Llion; Uszkoreit, Jakob; Parmar, Niki; Shazeer, Noam; Vaswani, Ashish. Attention Is All You Need. 2017-06-12. arXiv:1706.03762 可免费查阅 [cs.CL]. 
  8. ^ Horev, Rani. BERT Explained: State of the art language model for NLP. Towards Data Science. 2018 [27 September 2021]. （原始内容存档于2022-10-17）. 
  9. ^ 9.0 9.1 Kovaleva, Olga; Romanov, Alexey; Rogers, Anna; Rumshisky, Anna. Revealing the Dark Secrets of BERT. Proceedings of the 2019 Conference on Empirical Methods in Natural Language Processing and the 9th International Joint Conference on Natural Language Processing (EMNLP-IJCNLP). November 2019: 4364–4373 [2020-10-19]. doi:10.18653/v1/D19-1445. （原始内容存档于2020-10-20） （美国英语）. 
  10. ^ 10.0 10.1 Clark, Kevin; Khandelwal, Urvashi; Levy, Omer; Manning, Christopher D. What Does BERT Look at? An Analysis of BERT's Attention. Proceedings of the 2019 ACL Workshop BlackboxNLP: Analyzing and Interpreting Neural Networks for NLP (Stroudsburg, PA, USA: Association for Computational Linguistics). 2019: 276–286. 
  11. ^ Khandelwal, Urvashi; He, He; Qi, Peng; Jurafsky, Dan. Sharp Nearby, Fuzzy Far Away: How Neural Language Models Use Context. Proceedings of the 56th Annual Meeting of the Association for Computational Linguistics (Volume 1: Long Papers) (Stroudsburg, PA, USA: Association for Computational Linguistics). 2018: 284–294. Bibcode:2018arXiv180504623K. arXiv:1805.04623 可免费查阅. doi:10.18653/v1/p18-1027. 
  12. ^ Gulordava, Kristina; Bojanowski, Piotr; Grave, Edouard; Linzen, Tal; Baroni, Marco. Colorless Green Recurrent Networks Dream Hierarchically. Proceedings of the 2018 Conference of the North American Chapter of the Association for Computational Linguistics: Human Language Technologies, Volume 1 (Long Papers) (Stroudsburg, PA, USA: Association for Computational Linguistics). 2018: 1195–1205. Bibcode:2018arXiv180311138G. arXiv:1803.11138 可免费查阅. doi:10.18653/v1/n18-1108. 
  13. ^ Giulianelli, Mario; Harding, Jack; Mohnert, Florian; Hupkes, Dieuwke; Zuidema, Willem. Under the Hood: Using Diagnostic Classifiers to Investigate and Improve how Language Models Track Agreement Information. Proceedings of the 2018 EMNLP Workshop BlackboxNLP: Analyzing and Interpreting Neural Networks for NLP (Stroudsburg, PA, USA: Association for Computational Linguistics). 2018: 240–248. Bibcode:2018arXiv180808079G. arXiv:1808.08079 可免费查阅. doi:10.18653/v1/w18-5426. 
  14. ^ Zhang, Kelly; Bowman, Samuel. Language Modeling Teaches You More than Translation Does: Lessons Learned Through Auxiliary Syntactic Task Analysis. Proceedings of the 2018 EMNLP Workshop BlackboxNLP: Analyzing and Interpreting Neural Networks for NLP (Stroudsburg, PA, USA: Association for Computational Linguistics). 2018: 359–361. doi:10.18653/v1/w18-5448. 
  15. ^ Dai, Andrew; Le, Quoc. Semi-supervised Sequence Learning. 2015-11-04. arXiv:1511.01432 可免费查阅 [cs.LG]. 
  16. ^ Peters, Matthew; Neumann, Mark; Iyyer, Mohit; Gardner, Matt; Clark, Christopher; Lee, Kenton; Luke, Zettlemoyer. Deep contextualized word representations. 2018-02-15. arXiv:1802.05365v2 可免费查阅 [cs.CL]. 
  17. ^ Howard, Jeremy; Ruder, Sebastian. Universal Language Model Fine-tuning for Text Classification. 2018-01-18. arXiv:1801.06146v5 可免费查阅 [cs.CL]. 
  18. ^ Nayak, Pandu. Understanding searches better than ever before. Google Blog. 2019-10-25 [2019-12-10]. （原始内容存档于2019-12-05）. 
  19. ^ Montti, Roger. Google's BERT Rolls Out Worldwide. Search Engine Journal. Search Engine Journal. 2019-12-10 [2019-12-10]. （原始内容存档于2020-11-29）. 
  20. ^ Google: BERT now used on almost every English query. Search Engine Land. 2020-10-15 [2020-11-24]. （原始内容存档于2022-05-06）. 
  21. ^ Best Paper Awards. NAACL. 2019 [2020-03-28]. （原始内容存档于2020-10-19）. 

外部链接

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