训练词向量

词向量演进

1. fast text：利用英文的每个字母，生成Embedding vector
2. w2v：predicttive model
   1. cbow：用周围词预测当前
      将C个周围词的onehot向量求和，乘以 输入Embeding矩阵，变成C个周围词的隐藏层表示；再乘以输出Embeding的转置，变回长度为V的向量，对中间词向量的概率取对数，作为损失函数。
      反向传播依次更新 输出Embeding矩阵和输出Embeding矩阵。最后还是求和使用吧。
   2. Skip-gram：当前词预测周围词
      与cbow同理，只是包含多个损失函数
   3. 其他补充
      1. 为什么需要两次Embeding：容易优化；最后将两者取平均
3. glove：count-base model
   基本概念：基于全局的token共现次数，构造任意两个token之间的共现矩阵，利用词向量去拟合共现矩阵。
   公式推导
   假如两个词之间的距离为d，那么他们的共现值为1/d，作者利用以下的公式表达 词向量和共现值之间的关系
   [w_i^T ilde{w_j} + b_i + ilde{b_j} = log(X_{ij}) ]
   其中(w_i, ilde{w_j}) 是我们要求解的词向量，(b) 表示两个词向量的bias term，(b_i=log(X_i))，利用上述公式，就可以构造loss function了，论文中利用MSE做为loss function，如下
   [J=sumlimits_{i,j=1}^{V}{f(X_{ij})(w_i^T ilde{w_j} + b_i + ilde{b_j} - log(X_{ij}))^2} ]
   其中(f(X_{ij}))为权重函数，共现次数越多的token，他们的权重越高，共现次数越小，权重越小，共现=0，就不参与loss计算。 同时希望权重函数不能过大。因此设计权重函数如下
   [ F(x)=left{ egin{array}{cases} (x/x_{max})^{alpha} & & {x>x_{max}}\ 1 & & {else} end{array} ight. ]
   (alpha)论文中设置0.75，(x_{max})取100
   训练过程如下
   采用了AdaGrad的梯度下降算法，对矩阵中的所有非零元素进行随机采样，学习曲率（learning rate）设为0.05。最终学习得到的是两个vector是和 ({x}) 和 ({ ilde{w}})，因为({X})是对称的（symmetric），所以从原理上讲 ({x}) 和 ({ ilde{w}}) 也是对称的，他们唯一的区别是初始化的值不一样，而导致最终的值不一样。所以这两者其实是等价的，都可以当成最终的结果来使用。但是为了提高鲁棒性，我们最终会选择两者之和作为最终的vector（两者的初始化不同相当于加了不同的随机噪声，所以能提高鲁棒性）。
   优秀博客：http://www.fanyeong.com/2018/02/19/glove-in-detail/
4. cbow vs glove from stanford cs224 lecture02
   1. glove：基于计数
      1. 训练速度快
      2. 高效使用到了统计数据
      3. 能捕捉到单词之间的相似性。比如swim 和 swiming
      4. 对共现次数大的pair过于重视；可以通过限制最大值解决
   2. cbow：基于预测
      1. 随词表库大小变动；glove也是这样？
      2. 在单词相似性之外能捕捉到更复杂pattern
      3. 可以在其他任务上继续训练，提高性能；类似pretrain, finetune的形式
      4. 没有完全利用统计数据
5. ELMo：两个单向LSTM训练
6. GPT：transformer in LM
   1. 单向，每个token之前看到之前的token
7. Bert
   1. Unidirectional Transformer -> Biddirectional Transformer
   2. Standard LM -> Masked LM
   3. Only Token-level prediction -> Next Sentence prediction
8. ERNIE
   1. 多任务，大数据训练
   2. Ngram mask
9. XLNET
10. T5
11. UniLM看来很叼的样子，支持多输入多输出结构、语言模型结构、seq2seq结构

Bert

1. 参数量计算
   bert-base 110M，如下
   (30522 + 512 + 2) * 768 + 12 * (768 * 12 * 64 * 3 + 12 * 64 * 3 + 64 * 12 * 768 + 768 + 768 + 768 + 768 * 3072 + 3072 + 3072 * 768 + 768 + 768 + 768) = 108890112
   相关博客：
2. https://zhuanlan.zhihu.com/p/91903871
3. https://blog.csdn.net/weixin_43922901/article/details/102602557

ALBert

Bert 108M = 23.8M(Embedding) + 84.9M(Attention)
ALBert 12M ≈ 4M(Embedding) + 7M(Attention)
Bert -> ALBert
Embedding 30522 * 768 -> 30522 * 128 + 128 * 768
Attention 12层encoder共享参数，84.9M -> 84.9M/12

n-gram mask的公式还是挺有意思的，可以尝试

ERNIE

ernie的mask机制，最重要的实体识别需要提前训练，入门的门槛太高了。。短语级别的mask，与albert的n-gram mask比较相似
Basic-Level Masking： 跟bert一样对单字进行mask，很难学习到高层次的语义信息；
Phrase-Level Masking： 输入仍然是单字级别的，mask连续短语；
Entity-Level Masking： 首先进行实体识别，然后将识别出的实体进行mask。

XLNet

改进点

1. Permutation Language Model：将mask融入到自回归LM（从左到右or从右到左，不同时考虑左右context）中；针对每一句话，随机重新排列该句话，针对第i个token的预测，输入只考虑1~i-1之间的token，为了提高输入丰富度，实际上只对后1/K的部分进行预测，K=6-7；解决Bert中mask的token之间相互独立、不相互影响的问题；Bert的mask思路与此类似，只是mask的数量不同，可以对Bert改进达到类似效果。
2. 引入了Transformer-XL的主要思路：相对位置编码以及分段RNN机制。实践已经证明这两点对于长文档任务是很有帮助的；
3. 加大增加了预训练阶段使用的数据规模

https://zhuanlan.zhihu.com/p/70257427