什么时候值得去使用上下文嵌入？

2020 年 8 月 3 日 AINLP

作者：Viktor Karlsson

编译：ronghuaiyang

导读

使用来自BERT的上下文嵌入是很昂贵的，而且并不是所有的情况下都能带来价值，我们来看看在什么情况下是值得使用的。

使用最先进的模型，如BERT，或它的任何后代，不适合资源有限或预算受限的研究者或实践者。仅仅是一个预训练的BERT-base，一个在当前的标准下几乎可以被认为是“小”的模型，在16个TPU芯片上花了超过4天进行训练，这将花费数千美元。这还甚至没有考虑进一步的微调或模型的最终服务，这两者都会增加总成本。

我之前的文章都是试图找出创建更小的Transformer模型的方法，现在，我会后退一步，问：什么时候来自Transformer模型的上下文嵌入是值得使用的？在什么情况下，用更少的计算开销，非上下文嵌入像GloVe或甚至随机嵌入，可以达到类似的性能？是否有数据集的特征可以表明何时会出现这种情况？

这些是Arora等人在Contextual Embeddings: When Are They Worth It?中回答的一些问题。这篇文章将给出他们研究的概述，并重点介绍他们的主要发现。

研究

本研究分为两部分，首先检验训练数据量的效果，然后检验这些数据集的语言特征。

训练数据容量

研究发现，训练数据量在确定GloVe和随机嵌入的相对性能方面起着关键作用。使用更多的训练数据，非上下文嵌入可以快速改进，并且在使用所有可用数据时，表现通常能够达到BERT的5% - 10%的范围内。

另一方面，作者发现在某些情况下可以用16倍更少的数据训练上下文化的嵌入，同时仍然匹配非上下文化的嵌入所获得的最佳性能。这就提出了推理成本(计算和内存)和标注数据成本之间的权衡，或者如Arora等人所言：

ML实践者可能会发现，对于某些现实世界的任务，在使用非上下文嵌入时，在效率上的巨大收获值得为更多数据添加标签。

数据集的语言特性

训练数据量的研究表明，在某些任务中，上下文嵌入的表现明显优于非上下文化的嵌入，而在其他情况下，这种差异要小得多。这些结果促使作者们思考，是否有可能找到并量化语言特性，以表明什么时候会出现这种情况。

为此，他们定义了三个度量标准，用于量化每个数据集和其中的特征。根据设计，这些度量标准没有给出一个单一的定义，而是用于编码哪些特征影响模型性能的直觉。这使得它们能够被解释，并随后被严格定义，用于我们所研究的任务。因此，在下面的列表中，我将分享作者提出的指标以及在命名实体识别数据集上的示例定义：

文本结构的复杂性。每个实体跨越的tokens数量表明了复杂性。“George Washington” 具有两个tokens。
单词用法的歧义性。在训练数据集中，每个token分配不同的标签的数量。“Washington”可以被指定为人员、地点和组织，这需要考虑其上下文。
没有见过的词的流行度。token出现的次数的倒数。如果前面的句子是我们的数据集，单词“of”将被赋值1/2 = 0.5。

这些指标被用来给数据集中的每个评估指标打分，从而允许我们将它们分割成“困难”和“容易”的子集。这使得作者可以比较来自同一数据集的这两个子集的嵌入性能。

总结

在Contextual Embeddings: When Are They Worth It?中，Arora等人强调了数据集的关键特征，这些特征表明上下文嵌入何时值得使用。首先，训练数据集容量决定了非上下文化嵌入的潜在有用性，越多越好。其次，数据集的特征也起着重要的作用。作者定义le 三个度量标准，文本结构的复杂性，单词用法的歧义性，和没见过单词的流行度，这有助于我们理解使用上下文嵌入可能带来的潜在好处。

—END—

英文原文：https://medium.com/dair-ai/when-are-contextual-embeddings-worth-using-b509008cc325

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