网站扩展虚拟空间,自己设计装修房子软件,下载搭建网站软件下载,金融网站建设方案ppt在自然语言处理#xff08;NLP#xff09;领域#xff0c;解码器#xff08;Decoder#xff09;和分词技术是两个至关重要的概念。解码器是序列生成任务的核心组件#xff0c;而分词则是将文本数据转换为可处理形式的基础步骤。
一、解码器#xff08;Decoder… 在自然语言处理NLP领域解码器Decoder和分词技术是两个至关重要的概念。解码器是序列生成任务的核心组件而分词则是将文本数据转换为可处理形式的基础步骤。
一、解码器Decoder序列生成的核心 解码器是序列到序列Seq2Seq模型中的重要组成部分广泛应用于机器翻译、文本生成、摘要等任务。其核心目标是根据输入序列生成目标序列。以下是解码器的关键机制和流程
一解码器的工作流程 右向偏移输出嵌入 在解码器开始处理输入序列之前模型会对输出嵌入进行向右偏移一个位置。这一操作确保在训练阶段每个符号都能正确获取之前生成符号的上下文信息从而避免“窥视”未来信息。例如假设目标序列是[Hello, world, !]在训练时解码器的输入会被处理为[start, Hello, world]而目标输出是[Hello, world, !]。这样模型在生成每个词时只能依赖于之前生成的词而不能看到未来的词。 位置编码的整合 与编码器类似解码器将位置编码与输出嵌入相结合以保留符号的序列顺序信息。位置编码是一种将序列中每个位置的语义信息嵌入到向量中的方法。例如在Transformer模型中位置编码通过正弦和余弦函数生成使得模型能够理解序列中每个元素的位置关系。 带掩码的多头自注意力机制 解码器利用带掩码的多头自注意力机制专注于输入序列的相关片段以及之前生成的符号。掩码技术防止模型对未来符号的预知确保每个符号仅能参考其之前的符号。例如在生成句子的第四个单词时模型只能考虑前三个单词而不能考虑第五个单词。掩码通常是一个上三角矩阵其中上三角部分设为负无穷大从而在计算注意力权重时忽略未来信息。 编码器-解码器注意力交互 解码器通过编码器-解码器注意力机制结合编码器的输出聚焦于输入序列的重要部分从而生成受输入语境影响的输出符号。这一机制使得解码器能够利用编码器提取的上下文信息生成与输入语境相关的输出。 基于位置的前馈网络 在自注意力层之后解码器对每个符号独立施加位置编码的前馈网络。该网络捕捉输入和已生成符号之间的复杂模式与关联助力精确输出序列的构建。前馈网络通常由两层全连接层组成中间通过激活函数如ReLU进行非线性变换。
二掩码机制Masking 掩码机制是解码器的核心特性之一。其目的是确保当前位置的输出仅依赖于其之前的位置而不是未来的位置。掩码通常是一个上三角矩阵其中上三角部分设为负无穷大从而在计算注意力权重时忽略未来信息。例如对于一个长度为5的序列掩码矩阵如下
plaintext复制
[[0, -∞, -∞, -∞, -∞],[0, 0, -∞, -∞, -∞],[0, 0, 0, -∞, -∞],[0, 0, 0, 0, -∞],[0, 0, 0, 0, 0]
] 在计算注意力权重时掩码矩阵会被加到注意力分数上使得上三角部分的分数在经过softmax操作后接近0从而实现掩蔽效果。
三训练与生成过程 训练阶段解码器可以并行处理整个目标序列通过“教师强制”Teacher Forcing技术使用真实的标签作为输入从而加速模型的收敛。例如在训练机器翻译模型时解码器的输入是目标语言的真实句子而不是模型生成的句子。这种方法能够显著提高训练效率但可能导致训练和推理阶段的行为不一致。 生成阶段解码器逐个生成输出序列每次仅生成一个标记并将其作为新输入传递回模型。例如在生成文本时解码器首先生成第一个词然后将这个词作为输入生成下一个词依此类推直到生成结束标记eos。
四评估模型预测质量 在评估模型生成的整个句子质量时常用的指标包括BLEU分数。BLEU通过比较预测句子中的n-gram与参考句子中的n-gram的匹配程度来评估翻译质量。例如假设参考翻译是[I, love, this, city]模型生成的翻译是[I, love, this, town]BLEU分数会根据二者的匹配程度给出一个评分。
二、分词技术文本处理的基石 分词是将文本数据转换为结构化形式的过程是NLP任务的基础。其目的是将文本分解为有意义的单元tokens以便模型能够更好地理解和处理。
一分词的重要性 将复杂问题转化为数学问题 分词将文本转换为数字向量便于模型进行统计计算。计算机无法直接处理人类语言因此需要将文本转换为模型能够理解的形式。例如将句子Hello, world!转换为[1, 2, 3]这样的数字序列其中每个数字代表一个词或字符。 合适的粒度 词粒度词是表达完整含义的最小单位适合大多数NLP任务。例如我喜欢喝咖啡可以被分词为[我, 喜欢, 喝, 咖啡]这种粒度能够较好地保留语义信息。 字符粒度字符粒度过细无法表达完整含义。例如Hello, world!被拆分为[H, e, l, l, o, ,, , w, o, r, l, d, !]这种粒度虽然能够保留原始信息但语义信息较弱。 子词粒度如Byte Pair Encoding (BPE)和WordPiece介于词粒度和字符粒度之间能够有效应对未登录词问题。例如helloworld可以被BPE分解为[hel, low, orld]这种粒度能够在保留语义的同时处理一些未登录词。
二中英文分词的区别 分词方式 中文没有明显的单词分隔符需要复杂的算法和语言知识。例如我喜欢猫猫需要根据上下文确定单词边界可能被分词为[我, 喜欢, 猫猫]。 英文单词之间由空格分隔分词相对简单。例如I like coffee可以直接通过空格分词为[I, like, coffee]。 形态变化 中文词汇通常不发生形态变化。例如书无论是单数还是复数形式都是一样的。 英文需要词性还原和词干提取以处理时态、复数等变化。例如running可以通过词性还原变为runcities可以通过词干提取变为city。 粒度问题 中文需要选择合适的粒度以平衡语义准确性和信息召回率。例如中国科学技术大学可以被分词为[中国, 科学技术, 大学]也可以被分词为[中国, 科学, 技术, 大学]不同的粒度会影响模型的理解能力。 英文单词之间有明确的空格分隔通常不需要考虑粒度问题。
三中文分词的难点 缺乏统一标准中文分词没有普遍认可的标准不同的分词工具可能产生不同的结果。例如乒乓球拍卖完了可以被分词为[乒乓球, 拍卖, 完了]也可以被分词为[乒乓, 球拍, 卖, 完了]不同的分词方式会导致不同的语义理解。 歧义词切分一些词语可能存在多种切分方式导致语义歧义。例如乒乓球拍卖完了有两种不同的分词方式分别表示不同的含义。 新词识别新词更新速度快分词系统需要定期更新词库。例如网络热词雨女无瓜在出现初期分词系统可能无法正确识别。
四常见的分词方法 基于词表的分词如jieba分词依赖预定义的词表。这种方法的优点是分词速度快能够较好地处理常见词汇但对未登录词的处理能力较弱。 基于统计的分词使用HMM、CRF等算法考虑上下文关系。这种方法的优点是能够较好地处理歧义词和未登录词但训练成本较高。 基于深度学习的分词如BERT的分词器通过预训练学习语义关系。这种方法的优点是能够自动学习字符之间的语义和语法关系适应性强但需要大量的计算资源和语料进行训练。
三、解码器与分词技术在现代NLP中的应用
一解码器的应用
解码器广泛应用于以下领域 机器翻译将一种语言的文本翻译为另一种语言。例如将中文翻译为英文或反之。 文本生成生成连贯的文本如新闻、故事等。例如根据给定的开头Once upon a time, 生成后续内容。 对话系统生成自然语言响应。例如根据用户输入How are you?生成回答Im fine, thank you.
二分词技术的应用
分词技术是NLP任务的基础广泛应用于 文本分类将文本转换为向量用于分类任务。例如判断一条新闻是体育新闻还是娱乐新闻。 情感分析通过分词提取关键信息。例如判断一条评论是正面的还是负面的。 命名实体识别识别文本中的实体。例如从句子Steve Jobs was the CEO of Apple.中识别出Steve Jobs和Apple。 解码器和分词技术是NLP领域的核心组件。解码器通过复杂的注意力机制和掩码技术确保序列生成的准确性和一致性而分词技术则为文本处理提供了基础支持。理解它们的原理和应用对于NLP的学习至关重要。 参考文献 https://www.datawhale.cn/learn/summary/87 Vaswani, A., et al. (2017). Attention Is All You Need. NeurIPS. Mikolov, T., et al. (2013). Efficient Estimation of Word Representations in Vector Space. ICLR. Devlin, J., et al. (2019). BERT: Pre-training of Deep Bidirectional Transformers for Language Understanding. NAACL.
