2023年！自然语言处理（NLP）10 大预训练模型

来源: AINLPer 公众号（每日干货分享！！）
编辑: ShuYini
校稿: ShuYini
时间: 2022-10-23

引言

语言模型是构建NLP应用程序的关键。现在人们普遍相信基于预训练模型来构建NLP语言模型是切实有效的方法。随着疫情阴霾的散去，相信NLP技术会继续渗透到众多行业中。在此过程中，肯定有很多同学会用到NLP预训练模型，为此作者整理了目前2023年NLP的十大预训练模型及论文。

BERT模型

BERT模型（Bidirectional Encoder Representations from Transformers）是由谷歌在2018年研究发布的一款NLP预训练模型，一经发布在当年的火热程度不亚于目前ChatGPT。

它采用独特的神经网络架构Transformer（现在看来已经不新鲜了）进行语言理解。该模型适用于语音识别（ASR）、文本到语音（TTS）以及序列到序列（Sequence To Sequence）的任何任务。利用BERT模型它可以有效的应对11个NLP任务，其中Google搜索就是采用BERT模型的最好例子，Google的其它应用案例，例如Google文档、Google邮件辅助编写等都应用了BERT模型的文本预测能力。

论文：BERT: Pre-training of Deep Bidirectional Transformers for Language Understanding
https://arxiv.org/pdf/1810.04805.pdf

GPT-2模型

GPT-2模型（Generative Pre-trained Transformer ，即生成式预训练Transformer）是OpenAI于2019年2月发布的开源模型，并于同年年11月发布了GPT-2语言模型的完整版本(有15亿个参数)。

GPT-2在文本翻译、QA问答、文章总结、文本生成等NLP任务上可以达到人类的水平。但是但在生成长文章时，会变得重复或无意义。GPT-2是一个通用模型，针对上述任务，它并且没有接受过专门的训练，这得益于它独特的泛化延申能力，即可以在任意序列中准确合成下一项。GPT-2是OpenAI 2018年GPT模型的“直接放大”，其参数计数和训练数据集的大小都增加了10倍。GPT的模型也是基于Transformer建立的，它使用Attention来取代之前RNN和CNN的架构，进而让模型有选择地关注它预测的最相关的输入文本片段。

论文：Language Models are Unsupervised Multitask Learners
https://cdn.openai.com/better-language-models/language_models_are_unsupervised_multitask_learners.pdf

GPT-3模型

GPT-3模型（Generative Pre-trained Transformer ，即生成式预训练Transformer）是一个自回归语言模型，它由OpenAI于2020年发布，它使用深度学习来生成类似人类的文本。即给定一个作为提示的初始文本，它会继续生成后面的文本。GPT-3生成的文本质量非常高，以至于很难确定它是否是由人类编写的，这既有好处也有风险。（目前爆火的chatGPT就是基于GPT-3.5训练得到的）

GPT-3架构只存在解码器的Transformer网络，具有2048个Token长的上下文以及1750亿个参数，需要存储800GB。采用生成性预训练对模型进行训练;经过训练，它可以根据前一个Token预测下一个Token是什么。该模型在零样本和小样本学习任务上表现出了强大的学习能力。

论文：GPT3
https://arxiv.org/pdf/2005.14165.pdf

RoBERTa

RoBERTa模型（Robustly Optimized BERT Pretraining Approach）是由Meta AI在2019年7月份发布的，它基于BERT模型优化得到的。该模型通过学习和预测故意掩膜的文本部分，在BERT的语言掩蔽策略上建立它的语言模型，并使用更大的小批量和学习率进行训练。与BERT相比，这使得RoBERTa可以改进掩码语言建模目标，并产生更好的下游任务性能。
RoBERTa是一个预训练模型，它在GLUE或通用语言理解评估上表现出色。
论文：RoBERTa: A Robustly Optimized BERT Pretraining Approach
https://arxiv.org/pdf/1907.11692.pdf

ALBERT

ALBERT模型(A Little Bert)是BERT模型的精简版本，由谷歌在2020年初发布。该模型主要用于解决模型规模增加导致训练时间变慢的问题。该语言模型采用了因子嵌入和跨层参数共享两种参数简化方法，即在Factorized embedding中，隐藏层和词汇嵌入是分开测量的。然而，跨层参数共享可防止参数数量随着网络的增长而增加。
ALBERT的成功证明了识别模型的各个方面的重要性，这些方面会产生强大的上下文表示。通过将改进工作集中在模型架构的这些方面，可以大大提高模型在各种NLP任务上的效率和性能。
论文：ALBERT
https://arxiv.org/pdf/1909.11942.pdf

XLNet

XLNet是一个类似BERT的模型，而不是完全不同的模型。总之，XLNet是一种通用的自回归预训练方法。它是CMU和Google Brain团队在2019年6月份发布的模型，XLNet在20个任务上超过了BERT的表现，并在18个任务上取得了当前最佳效果（state-of-the-art），包括机器问答、自然语言推断、情感分析和文档排序。

BERT模型基于去噪自编码器的预训练模型可以很好地建模双向语境信息，性能优于基于自回归语言模型的预训练方法。然而，由于需要mask一部分输入，BERT忽略了被mask位置之间的依赖关系，因此出现预训练和微调效果的差异（pretrain-finetune discrepancy），基于以上问题，一种泛化的自回归预训练模型XLNet应运而生。
论文：XLNet
https://arxiv.org/pdf/1906.08237.pdf

T5

T5模型（Transfer Text-to-Text Transformer,即文本到文本传输转换）是Google在2020年7月份发布的一款强大的统一模型，它将所有NLP任务都转化成文本到文本任务，由此可以方便地评估在阅读理解、摘要生成、文本分类等一系列NLP任务上，不同的模型结构，预训练目标函数，无标签数据集等的影响。

谷歌提出了一种统一的NLP迁移学习方法，开创了该领域的新局面。该模型使用网络抓取数据进行训练，在几个NLP任务上得到了最先进的结果。
论文：T5
https://arxiv.org/pdf/1910.10683.pdf

ELECTRA

$emsp;ELECTRA模型(Efficiently Learning an Encoder that Classifies Token Replacements Accurately)，该模型以1/4的算力就达到了RoBERTa的效果。该模型借鉴了对抗网络的思想，共训练两个神经网络模型，其中生成器Generator，随机屏蔽原始文本中的单词，进行预测学习；判别器Discriminator判定单词是否与原始文本一致，如果一致则为真，如果不同则为假。采用联合训练的方法，但与对抗网络不同的时，参数不在生成器和判别器中反向传播，只共享embedding。embedding大小和判别器的隐层一致。
论文：ELECTRA
https://openreview.net/pdf?id=r1xMH1BtvB

DeBERTa

DeBERTa模型（Decoding-enhanced BERT with Disentangled Attention），是微软在2021年初发布。目前该模型其实已经迭代了三个版本。DeBERTa 模型使用了两种新技术（注意力解耦机制、增强的掩码解码器）改进了 BERT和RoBERTa模型，同时还引入了一种新的微调方法（虚拟对抗训练方法）以提高模型的泛化能力。结果表明以上技术和方法，提高了模型预训练的效率以及自然语言理解（NLU）和自然语言生成（NLG）下游任务的性能。
论文：DeBERTa
https://arxiv.org/pdf/2006.03654.pdf

StructBERT

StructBERT模型是一个预训练的语言模型，由阿里巴巴达摩院2019年提出的NLP预训练模型。它是基于BERT模型的改进，与其最大区别在于：StructBERT增加了两个预训练任务和目标，可以最大限度地利用单词和句子的顺序，分别在单词和句子级别利用语言结构。因此，新模型适用于下游任务所需的不同水平的语言理解。

论文：StructBERT
https://arxiv.org/pdf/1908.04577.pdf