引言

主要讲解三篇论文，主要思想是把自然语言理解、对话管理和自然语言生成三部分整合到一起。

先导知识

数据集

• CamRest676
• MultiWOZ

都是用的自回归语言模型

• causal
• GPT-2、Transformer Decoder

一个概念：delexicalization

• 通过相应的占位符替换特定的槽值
  • 占位符作为特定的token，不关心具体的取值
• 学习取值无关的参数

首先来看第一篇论文

SimpleTOD

来自论文A Simple Language Model for Task-Oriented Dialogue。
主要做的工作是：

• 采用causal 语言模型(GPT-2)
• 把整个TOD转换成序列预测问题
• 损失函数为最大似然
• 把整个TOD分为几个子任务，建模子任务之间的依赖

TOD指任务导向型的对话系统。

模型的输入是所有的对话历史：
$$C_t=[U_0,S_0,\cdots ,U_t]$$
其中$U_0$是用户输入的第一句话；$S_0$是系统回复的第一句话；

然后把这个上下文输入给SimpleTOD模型：
$$B_t=\text{SimpleTOD}(C_t)$$
会输出一个belief state，包含domain,slot_name和value。相当于做了NLU+DST的工作。

接下来要做对话动作生成，此时把$C_t,B_t$和查询结果$D_t$拼接起来，再输入给SimpleTOD模型：
$$A_t=\text{SimpleTOD}([C_t,B_t,D_t])$$
生成动作$A_t$。
最后生成响应时把上面所有结果拼接，输入给SimpleDOT模型：
$$S_t=\text{SimpleTOD}([C_t,B_t,D_t,A_t])$$
来生成回复。这里会涉及到delexicalization，比如上图中的[value count]，这里表示这个值是从数据库中查询的结果，不关心具体的值。

训练过程如上图所示，a)训练就是把用户的输入、系统的回复、belif state、DB查询结果、生成的动作等基于语言模型的要求作为一个token序列喂给SimpleTOD。

其中$x=(x_1,\cdots ,x_n)$；$x^t=[C_t;B_t;D_t;A_t;S_t]$。

b)推理也是先把$C_t$拼接起来，送给模型，然后会得到一个belief state，然后再把预测的$B_t$(和查询到的$D_t$)也拼起来继续喂给模型得到$A_t$，基于这些来生成回复。

SOLOIST

来自论文SOLOIST: Building Task Bots at Scale with Transfer Learning and Machine Teaching。
采用预训练-微调范式

• 自回归语言模型
• 使用更大的对话语料库预训练
• 使用一些任务相关的对话微调

使用的模型是Unified Language Model。

我们来看下它的输入和输出。

输入：

• 历史对话
• belief state
• DB state(DB查询结果)
• delexicalized response

可以用$x=(s,b,c,r)$来表示。

预训练时使用task-grouded的预训练，包含

• 多任务目标
• 自监督

在微调时用了machine teaching的方法。

模型的训练目标，也是分为说那个任务：Belief State Prediction(DST+NLU)、Grounded Response Generation(NLG)和Contrastive Objective(自监督)。

它输入中的历史对话和SimpleTOD有一些区别，这里只有用户说的话，没有系统的回复。

通过以下方式建模：

其中主要有两个任务：

最后使用对比损失，将输入中的词以50%的概率随机替换：

上面说的machine teacher实际是指通过人工更正模型输出的结果：

UBAR

来自论文UBAR: Towards Fully End-to-End Task-Oriented Dialog System with GPT-2

作者尝试把完整的对话历史喂给模型，还是基于GPT-2模型，基于用户的输入，需要预测blief state、system action和system response。

架构类似SimpleTOD和SOLOIST的结合体，任务类似SOLOIST的。

从上图可以看到，其中最上面表示模型的输入，是完整的对话历史。U代表用户的输入；B是需要预测的Blief State，A是Action，R是Response，D是数据库查询。

上面是一个输入的范例。
在belief state中对domain和slot value进行解耦；同时在system act中也对domain和action进行解耦。

参考

1. 贪心学院课程
2. A Simple Language Model for Task-Oriented Dialogue
3. SOLOIST: Building Task Bots at Scale with Transfer Learning and Machine Teaching
4. UBAR: Towards Fully End-to-End Task-Oriented Dialog System with GPT-2