【原理】预训练模型之自然语言理解--RoBERTa

RoBERTa: A Robustly Optimized BERT Pretraining Approach

从模型结构上讲，相比BERT，RoBERTa基本没有什么创新，它更像是关于BERT在预训练方面进一步的探索。其改进了BERT很多的预训练策略，其结果显示，原始BERT可能训练不足，并没有充分地学习到训练数据中的语言知识。

图1展示了RoBERTa主要探索的几个方面，并这些方面进行融合，最终训练得到的模型就是RoBERTa。

1. Dynamic Masking

BERT中有个**Masking Language Model(MLM)**预训练任务，在准备训练数据的时候，需要Mask掉一些token，训练过程中让模型去预测这些token，这里将数据Mask后，训练数据将不再变化，将使用这些数据一直训练直到结束，这种Mask方式被称为Static Masking。

如果在训练过程中，期望每轮的训练数据中，Mask的位置也相应地发生变化，这就是Dynamic Masking，RoBERTa使用的就是Dynamic Masking。

在RoBERTa中，它具体是这么实现的，将原始的训练数据复制多份，然后进行Masking。这样相同的数据被随机Masking的位置也就发生了变化，相当于实现了Dynamic Masking的目的。例如原始数据共计复制了10份数据，共计需要训练40轮，则每种mask的方式在训练中会被使用4次。

2. Full-Sentences without NSP

BERT中在构造数据进行NSP任务的时候是这么做的，将两个segment进行拼接作为一串序列输入模型，然后使用NSP任务去预测这两个segment是否具有上下文的关系，但序列整体的长度小于512。

然而，RoBERTa通过实验发现，去掉NSP任务将会提升down-stream任务的指标，如图2所示。

其中，SEGMENT-PAIR、SENTENCE-PAIR、FULL-SENTENCES、DOC-SENTENCE分别表示不同的构造输入数据的方式，RoBERTa使用了FULL-SENTENCES，并且去掉了NSP任务。这里我们重点讨论一下FULL-SENTENCES输入方式，更多详情请参考RoBERTa。

FULL-SENTENCES表示从一篇文章或者多篇文章中连续抽取句子，填充到模型输入序列中。也就是说，一个输入序列有可能是跨越多个文章边界的。具体来讲，它会从一篇文章中连续地抽取句子填充输入序列，但是如果到了文章结尾，那么将会从下一个文章中继续抽取句子填充到该序列中，不同文章中的内容还是按照SEP分隔符进行分割。

3. Larger Batch Size

RoBERTa通过增加训练过程中Batch Size的大小，来观看模型的在预训练任务和down-stream任务上的表现。发现增加Batch Size有利于降低保留的训练数据的Perplexity，提高down-stream的指标。

4. Byte-Level BPE

Byte-Pair Encodeing(BPE)是一种表示单词，生成词表的方式。BERT中的BPE算法是基于字符的BPE算法，由它构造的"单词"往往位于字符和单词之间，常见的形式就是单词中的片段作为一个独立的"单词"，特别是对于那些比较长的单词。比如单词woderful有可能会被拆分成两个子单词"wonder"和"ful"。

不同于BERT，RoBERTa使用了基于Byte的BPE，词表中共计包含50K左右的单词，这种方式的不需要担心未登录词的出现，因为它会从Byte的层面去分解单词。

5. More Data and More Training Steps

相比BERT， RoBERTa使用了更多的训练数据，详情如图4所示。

图5展示了RoBERTa随着训练数据增加和训练步数增加的实验效果，显然随着两者的增加，模型在down-stream的表现也不断提升。

6. 相关资料

1. RoBERTa: A Robustly Optimized BERT Pretraining Approach
2. RoBERTa Github

如果同学们对本课程感兴趣，想了解更多课程相关信息，或者查阅更多课程资料，请移步我们的官方github: awesome-DeepLearning，也欢迎各位同学点击Star，有大家的支持我们才会走得更远，提供更多优质资源以供学习。同时更多深度学习资料请参阅飞桨深度学习平台。

最后，也欢迎同学们加入我们的官方交流群。