Pre-training a seq2seq model

BERT只是一个预训练Encoder，有没有办法预训练Seq2Seq模型的Decoder？

在一个transformer的模型中，将输入的序列损坏，然后Decoder输出句子被破坏前的结果，训练这个模型实际上是预训练一个Seq2Seq模型。

 可以采用mass或BART手段损坏输入数据，mass是盖住某些数据（类似于masking），BART是综合了右边所有的方法（盖住数据、删除数据、打乱数据顺序、旋转词的顺序等等），BART的效果要比mass好。

 Training BERT is challenging

目前要训练BERT难度很大，一方面是数据量庞大，处理起来很艰难；另一方面是训练的过程需要很长的时间。

谷歌最早的BERT，它使用的数据规模已经很大了，包含了30亿个词汇。BERT有一个base版本和一个large版本。对于大版本，我们很难自己训练它，所以我们尝试用最小的版本来训练，看它是否与谷歌的结果相同。横轴是训练过程，参数更新多少次，大约一百万次的更新，用TPU运行8天，如果你在Colab上做，这个至少要运行200天。在Colab上微调BERT只需要半小时到一小时

 我们自己训练BERT后，可以观察到BERT什么时候学会填什么词汇，它是如何提高填空能力的？ 论文的链接https://arxiv.org/abs/2010.02480

 为什么pre-train的BERT会做填空题，微调一下就能用作其他的应用呢？

输入一串文本，每个文本都有一个对应的输出向量，这个向量称之为embedding，代表了输入词的含义。意思越相近的字产生的向量越接近，如图右部分。同时，BERT会根据上下文，不同语义的同一个字产生不同的embedding

下图中，根据 "苹果 "一词的不同语境，得到的向量会有所不同。计算这些结果之间的cosine similarity，即计算它们的相似度。计算每一对之间的相似度，得到一个10×10的矩阵。相似度越高，这个颜色就越浅。前五个 "苹果 "和后五个 "苹果 "之间的相似度相对较低。BERT知道，前五个 "苹果 "是指可食用的苹果，所以它们比较接近。最后五个 "苹果 "指的是苹果公司，所以它们比较接近。所以BERT知道，上下两堆 "苹果 "的含义不同

 训练填空题BERT时，就是从上下文提取信息来填空，学会了每个汉字的
意思，也许它真的理解了中文，既然它理解了中文，在接下来的任务中只要微调即可。

使用BERT分类蛋白质、DNA链

和以前一样，Linear classification使用随机初始化，而BERT是通过预训练模型得到的参数初始化的，它已经学会了英语填空。

DNA是一系列的脱氧核团核酸，有四种，分别用A、T、C和G表示。用BERT来对DNA进行分类，例如，"A "是 "we"，"T "是 "you"，"C "是 "he"，"G "是 "she"。例如，"AGAC "变成了 "we she we he"，不知道它在说什么，这个英文句子没意义，所以即使你给BERT一个无意义的句子，它仍然可以很好地对句子进行分类。

蛋白质是由氨基酸组成的，有十种氨基酸，给每个氨基酸一个随机的词汇

如果不使用BERT，你得到的结果是蓝色部分，如果你使用BERT，你得到的结果是红色部分

 Multi-lingual BERT（多语言BERT） 

Multi-lingual BERT是用许多不同的语言预训练的BERT。fine-tune是训练时输入的语言，test是测试时输入问题和文章的语言。

如果把一个Multi-lingual的BERT用英文问答数据进行微调，它就会自动学习如何做中文问答，有78%的正确率。BERT在预训练中学到了英文填空和中文填空，在微调中学到了做英文问答。 但BERT未接受过中文和英文之间的翻译训练，也从未用中文问答数据进行微调，就自动学会了做中文问答

 

为什么会自动学会呢？一个简单的解释是：也许对于多语言的BERT来说，不同的语言并没有那么大的差异。无论你用中文还是英文显示，对于具有相同含义的单词，它们的embedding都很接近。汉语中的 "跳 "与英语中的 "jump "接近，汉语中的 "鱼 "与英语中的 "fish "接近，汉语中的"游 "与英语中的 "swim "接近，也许在学习过程中它已经自动学会了。

可以用Mean Reciprocal Rank验证，缩写为MRR。MRR的值越高，不同embedding之间的Alignment就越好。更好的Alignment意味着，具有相同含义但来自不同语言的词将被转化为更接近的向量。

这条深蓝色的线是谷歌发布的104种语言的Multi-lingual BERT的MRR，它的值非常高，这说明不同语言之间没有太大的差别。Multi-lingual BERT只看意思，不同语言对它没有太大的差别。

数据量增加了五倍，才达到Alignment的效果。数据量是一个非常关键的因素，关系到能否成功地将不同的语言排列在一起。

 如果BERT认为不同语言之间没有区别，那么在英文填空中为什么不用中文符号填空呢？说明它知道语言的信息也是不同的，并没有完全抹去语言信息

 将所有中文的embbeding平均一下，英文的embbeding平均一下，发现两者之间存在着差距，这个差距用一个蓝色向量来表示。对一个Multi-lingual BERT输入英文问题和文章，他会输出一堆embedding，在embedding中加上这个蓝色的向量，这就是英语和汉语之间的差距。（此处是同义但不同语言，类比一下，所以同义的不同字代表的向量之间可能存在一个小小的偏差，改变偏差就能保证同义下改变字。）
 

参考：

李宏毅机器学习--self-supervised：BERT、GPT、Auto-encoder-CSDN博客