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| 本文作者： 陳彩嫻 | 2020-08-06 18:24 |
2006年，Hinton 發(fā)表了一篇論文《A Fast Learning Algorithm for Deep Belief Nets》，提出了降維和逐層預(yù)訓(xùn)練方法，該方法可成功運(yùn)用于訓(xùn)練多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使深度網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用化成為可能。該論文也被視作深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的經(jīng)典之作。
從原理來(lái)看，深度學(xué)習(xí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)緊密相關(guān)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由一層一層的神經(jīng)元構(gòu)成，層數(shù)越多，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)越深，而所謂“深度學(xué)習(xí)”就是模擬人類大腦，運(yùn)用深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸入進(jìn)行“思考”、“分析”并獲得目標(biāo)輸出的過(guò)程。
那么， 自2006年Hinton發(fā)表經(jīng)典論文以來(lái)，深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域又取得了哪些突破性成果呢？
Google Brain前員工Denny Britz 在本文中進(jìn)行了回顧整理，按時(shí)間順序介紹了從2012年到2020年深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的數(shù)項(xiàng)關(guān)鍵性科研成就，包括運(yùn)用AlexNet和Dropout處理ImageNet（2012年）、使用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)玩Atari游戲（2013年）、應(yīng)用注意力機(jī)制的編碼器-解碼器網(wǎng)絡(luò)（2014年）、生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（2014-2015年）、ResNet（2015年）、Transformer模型（2017年）、BERT與微調(diào)自然語(yǔ)言處理模型（2018年），以及2019-2020年及之后的BIG語(yǔ)言模型與自監(jiān)督學(xué)習(xí)等。這些技術(shù)大部分應(yīng)用于視覺(jué)、自然語(yǔ)言、語(yǔ)音與強(qiáng)化學(xué)習(xí)等領(lǐng)域。
這些研究均已經(jīng)過(guò)時(shí)間的考驗(yàn)，并得到廣泛認(rèn)可。本文不僅列舉了2012年以來(lái)的部分出色成果，還涉及到大量有利于了解當(dāng)今深度學(xué)習(xí)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)技術(shù)與知識(shí)。深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)技術(shù)的概念、方法和代碼等具有相似性，研究人員可以觸類旁通。比方說(shuō)，一個(gè)終生研究計(jì)算機(jī)視覺(jué)（computer vision, CV)的學(xué)者很快也能適應(yīng)自然語(yǔ)言處理（Natural Language Processing, NLP)，在NLP方向獲得成就。如果你是深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的入門者，以下閱讀將幫助你了解現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)的來(lái)歷與最初發(fā)明用途，方便你更好地開(kāi)展自己的研究工作。
2012年：應(yīng)用AlexNet和Dropout 方法處理ImageNet
相關(guān)論文：
ImageNet Classification with Deep Convolutional Neural Networks (2012)，https://papers.nips.cc/paper/4824-imagenet-classification-with-deep-convolutional-neural-networks
Improving neural networks by preventing co-adaptation of feature detectors (2012) ，https://arxiv.org/abs/1207.0580
One weird trick for parallelizing convolutional neural networks (2014) ，https://arxiv.org/abs/1404.5997
具體實(shí)現(xiàn)：
用PyTorch搭建AlexNet，https://pytorch.org/hub/pytorch_vision_alexnet/
用TensorFlow搭建AlexNet，https://github.com/tensorflow/models/blob/master/research/slim/nets/alexnet.py
圖源：https://papers.nips.cc/paper/4824-imagenet-classification-with-deep-convolutional-neural-networks
AlexNet算法被認(rèn)為是深度學(xué)習(xí)和人工智能研究蓬勃發(fā)展的主要原因。它是一種以Yann LeCun提出的早期LeNet網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Deep Convolutional Neural Networ）。AlexNet結(jié)合芯片GPU的功能和算法優(yōu)勢(shì)，大大超越了以前其他對(duì)ImageNet數(shù)據(jù)集中的圖像進(jìn)行分類的方法。它的出現(xiàn)再一次證明了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大。此外，AlexNet是最早運(yùn)用Dropout的算法之一，之后也成為了提高各類深度學(xué)習(xí)模型泛化能力的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
AlexNet 所使用的架構(gòu)，包含一系列卷積層、ReLU非線性（ReLU nonlinearity）和最大池化算法（max-pooling），被廣泛視為后來(lái)CV架構(gòu)創(chuàng)建和擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)。如今，諸如PyTorch之類的軟件庫(kù)具有十分強(qiáng)大的功能，加上與目前最新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，AlexNet的構(gòu)成十分簡(jiǎn)單，僅需幾行代碼即可通過(guò) PyTorch 等軟件庫(kù)實(shí)現(xiàn)。有一點(diǎn)要注意的是：上述所介紹到的AlexNet的實(shí)現(xiàn)使用了論文《One weird trick for parallelizing convolutional neural networks》里所提到的網(wǎng)絡(luò)變量。
2013年：使用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)玩轉(zhuǎn) Atari 游戲
相關(guān)論文：
Playing Atari with Deep Reinforcement Learning (2013)，https://arxiv.org/abs/1312.5602
具體實(shí)現(xiàn)：
用PyTorch搭建深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型（DQN），https://pytorch.org/tutorials/intermediate/reinforcement_q_learning.html
用TensorFlow搭建DQN，https://www.tensorflow.org/agents/tutorials/1_dqn_tutorial
圖源：https://deepmind.com/research/publications/human-level-control-through-deep-reinforcement-learning
DeepMind團(tuán)隊(duì)，基于近年來(lái)在圖像識(shí)別和GPU方面取得的一系列突破，成功訓(xùn)練了一個(gè)能通過(guò)原始像素輸入來(lái)玩Atari游戲的網(wǎng)絡(luò)。不僅如此，同一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還在沒(méi)有被告知詳細(xì)游戲規(guī)則的前提下，學(xué)會(huì)了玩7款不同的游戲，從而證明了該方法的普適性。
強(qiáng)化學(xué)習(xí)與監(jiān)督學(xué)習(xí)（比如圖像分類）的不同之處在于：在強(qiáng)化學(xué)習(xí)里，智能體必須在多個(gè)時(shí)間步（time step）內(nèi)學(xué)會(huì)如何獲得最多獎(jiǎng)勵(lì)。具體來(lái)說(shuō)，就是它必須贏得比賽，而不是僅僅預(yù)測(cè)某個(gè)標(biāo)簽。由于智能體與環(huán)境直接互動(dòng)，且每個(gè)動(dòng)作都會(huì)影響下一個(gè)動(dòng)作，所以訓(xùn)練數(shù)據(jù)不是獨(dú)立且分布均勻的，這就使得許多機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練十分不穩(wěn)定。這個(gè)現(xiàn)象可以使用經(jīng)驗(yàn)回放（experience replay）等技術(shù)來(lái)解決。
盡管這項(xiàng)研究沒(méi)有實(shí)現(xiàn)明顯的算法創(chuàng)新，但卻巧妙地結(jié)合了現(xiàn)有技術(shù)、基于GPU訓(xùn)練的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)驗(yàn)回放以及一些額外的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，并獲得了大多數(shù)人始料未及的出色結(jié)果。這也提升了研究人員擴(kuò)展深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)的信心，有望借鑒這個(gè)成果來(lái)解決包括圍棋、Dota 2、Starcraft 2等等更復(fù)雜的任務(wù)。
Atari游戲在之后也成為了強(qiáng)化學(xué)習(xí)研究的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)。早期的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法僅超過(guò)人類基本水平、學(xué)會(huì)7款游戲，但在后來(lái)幾年時(shí)間里，基于這些思路所取得的進(jìn)步，開(kāi)始在更多游戲里打敗人類。其中有一款游戲叫《蒙特祖瑪?shù)膹?fù)仇》，以需要長(zhǎng)期規(guī)劃而聞名，被認(rèn)為是難度最大的游戲之一。直到最近，AI 已經(jīng)在57款游戲中超越了人類玩家的基準(zhǔn)線。
2014年：采用“注意力”的編碼器-解碼器網(wǎng)絡(luò)
相關(guān)論文：
Sequence to Sequence Learning with Neural Networks，https://arxiv.org/abs/1409.3215Neural
Machine Translation by Jointly Learning to Align and Translate，https://arxiv.org/abs/1409.0473
具體實(shí)現(xiàn)：
用Pytorch搭建采用注意力的Seq2Seq，https://pytorch.org/tutorials/intermediate/seq2seq_translation_tutorial.html#
用TensorFlow搭建采用注意力的Seq2Seq，https://www.tensorflow.org/addons/tutorials/networks_seq2seq_nmt
圖源：https://ai.googleblog.com/2017/04/introducing-tf-seq2seq-open-source.html
深度學(xué)習(xí)最卓越的成就大多體現(xiàn)在與視覺(jué)相關(guān)的任務(wù)中，并且由卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)。雖然NLP研究已使用LSTM網(wǎng)絡(luò)和編碼器-解碼器架構(gòu)在語(yǔ)言建模和翻譯方面取得了一定成功，但該領(lǐng)域也是直到注意力機(jī)制的出現(xiàn)才開(kāi)始取得令人矚目的成就。
在處理語(yǔ)言時(shí)，每個(gè) token 都會(huì)被輸入循環(huán)網(wǎng)絡(luò)（如LSTM）中，并對(duì)先前處理過(guò)的輸入保持了記憶。token可能是字符，可能是單詞，也可能是介于字符和單詞之間的某物。換句話說(shuō)，每個(gè)token都是一個(gè)時(shí)間步，一個(gè)句子就像一個(gè)時(shí)間序列。這些循環(huán)模型通常不擅長(zhǎng)處理間隔長(zhǎng)時(shí)間的依賴關(guān)系。在處理序列時(shí)，他們很容易“忘記”較早之前的輸入，因?yàn)樗鼈兊奶荻刃枰ㄟ^(guò)大量時(shí)間步進(jìn)行傳播。通過(guò)梯度下降方法優(yōu)化這些模型非常困難。
新的注意力機(jī)制則有助于緩沖這一阻礙。它引入快捷連接（shortcut connections)，給網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)能夠在早期的時(shí)間步上適應(yīng)性地“回頭看”的選擇。這些連接可以幫助網(wǎng)絡(luò)決定生成特定輸出時(shí)哪些輸入是重要的。一個(gè)典型的例子就是機(jī)器翻譯：在生成輸出詞時(shí)，它通常會(huì)映射一個(gè)甚至多個(gè)特定的輸入詞。
2014年：Adam優(yōu)化器
相關(guān)論文：
Adam: A Method for Stochastic Optimization，https://arxiv.org/abs/1412.6980
具體實(shí)現(xiàn)：用PyTorch搭建實(shí)現(xiàn)Adam優(yōu)化器，https://d2l.ai/chapter_optimization/adam.html
PyTorch Adam實(shí)現(xiàn)，https://pytorch.org/docs/master/_modules/torch/optim/adam.html
TensorFlow Adam實(shí)現(xiàn)，https://github.com/tensorflow/tensorflow/blob/v2.2.0/tensorflow/python/keras/optimizer_v2/adam.py#L32-L281
圖源：http://arxiv.org/abs/1910.11758
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)運(yùn)用優(yōu)化器將損失函數(shù)（如平均分類誤差）最小化進(jìn)行訓(xùn)練。優(yōu)化器負(fù)責(zé)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來(lái)使網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)目標(biāo)。大多數(shù)優(yōu)化器都是基于隨機(jī)梯度下降（Stochastic Gradient Descent, SGD）的變量。但是，也有很多此類優(yōu)化器包含了可調(diào)節(jié)的參數(shù)，比如優(yōu)化器本身的學(xué)習(xí)率。針對(duì)特定問(wèn)題尋找正確設(shè)置不僅能減少訓(xùn)練時(shí)間，還能通過(guò)找到局部最小損失函數(shù)來(lái)獲取更好的結(jié)果。
大型研究實(shí)驗(yàn)室往往會(huì)運(yùn)行成本高昂的、使用了復(fù)雜學(xué)習(xí)速率調(diào)度器（learning rate schedules）的超參數(shù)檢索來(lái)獲取簡(jiǎn)單但對(duì)超參數(shù)敏感的優(yōu)化器（比如SGD）中最好的那一個(gè)。有時(shí)候，他們的效果雖然超越了現(xiàn)有基準(zhǔn)，但是往往是花費(fèi)了大筆資金調(diào)節(jié)優(yōu)化器的結(jié)果?？蒲姓撐睦锿粫?huì)提到研究成本這些細(xì)節(jié)。也就是說(shuō)，研究人員如果沒(méi)有足夠的資金預(yù)算來(lái)優(yōu)化他們的優(yōu)化器，就只能深陷“效果不佳”的泥潭。
Adam優(yōu)化器主張使用梯度的一階矩和二階矩來(lái)自動(dòng)調(diào)整學(xué)習(xí)率。研究也表明，運(yùn)用Adam優(yōu)化器所獲取的結(jié)果非?！棒敯簟?，且對(duì)超參數(shù)的調(diào)整不敏感。換句話說(shuō)，Adam在大部分情況下無(wú)需太多調(diào)整就可以正常運(yùn)行。就研究結(jié)果而言，目前一個(gè)被調(diào)整得很好的SGD表現(xiàn)更好，但Adam能幫助研究人員以較少成本進(jìn)行研究。這是因?yàn)?，如果?shí)現(xiàn)的效果不好，研究者起碼知道并不是由于某個(gè)調(diào)整得不佳的優(yōu)化器所造成的。
2014/2015年：生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）
相關(guān)論文：
Generative Adversarial Networks，https://arxiv.org/abs/1406.2661
Unsupervised Representation Learning with Deep Convolutional Generative Adversarial Networks，https://arxiv.org/abs/1511.06434
具體實(shí)現(xiàn)：
用PyTorch搭建DCGAN，https://pytorch.org/tutorials/beginner/dcgan_faces_tutorial.html
用TensorFlow搭建DCGAN，https://www.tensorflow.org/tutorials/generative/dcgan
圖源：https://developers.google.com/machine-learning/gan/gan_structure
生成模型（如變分自編器）必須對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)分布進(jìn)行建模，圖像數(shù)據(jù)的像素極大，不像判別模型（discriminative model）一樣僅是區(qū)分貓貓與狗狗。生成模型的目標(biāo)是建立看起來(lái)逼真的數(shù)據(jù)樣本，比如你可能在某處已經(jīng)見(jiàn)過(guò)的人臉圖像。生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）就屬于這類生成模型。
GAN的基本內(nèi)容是對(duì)生成器（generator）和判別器（discriminator）進(jìn)行一前一后的訓(xùn)練。判別器經(jīng)過(guò)訓(xùn)練來(lái)分辨真實(shí)圖像和生成圖像，而生成器的目標(biāo)就是生成一些能夠騙過(guò)判別器的樣本。隨著訓(xùn)練的深入，判別器識(shí)別偽造物體的能力會(huì)提高，但生成器也會(huì)越來(lái)越狡猾，并漸漸生成看起來(lái)更逼真的樣本。第一代GAN生成的圖像分辨率低，模糊不清，并且訓(xùn)練起來(lái)十分不穩(wěn)定。但隨著時(shí)間的推移，研究者發(fā)明了許多改良版本，包括深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（DCGAN）、CycleGAN、StyleGAN（v2）等等。這些改良版本基于第一代 GAN 的思路，成功生成高分辨率的、擬真的圖像和視頻。
2015年：殘差網(wǎng)絡(luò)（ResNet）
相關(guān)論文：
Deep Residual Learning for Image Recognition，https://arxiv.org/abs/1512.03385
具體實(shí)現(xiàn)：用PyTorch搭建ResNet，https://github.com/pytorch/vision/blob/master/torchvision/models/resnet.py
用TensorFlow搭建ResNet，https://github.com/tensorflow/tensorflow/blob/v2.2.0/tensorflow/python/keras/applications/resnet.py
研究人員基于AlexNet 的突破進(jìn)行了一段時(shí)間的深入研究，提出了一系列基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能更佳的架構(gòu)，如VGGNet、Inception等等。而ResNet 就是緊接這一波迅速發(fā)展的新架構(gòu)的下一代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。迄今為止，ResNet的變體被視為各類任務(wù)的基準(zhǔn)模型架構(gòu)和更復(fù)雜架構(gòu)的基本構(gòu)建要素，并得到廣泛應(yīng)用。
ResNet的出眾，不僅是因?yàn)樗贗LSVRC 2015的分類挑戰(zhàn)賽中取得了第一名的好成績(jī)，還因?yàn)榕c其他網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，它具有明顯的深度優(yōu)勢(shì)。論文《Deep Residual Learning for Image Recognition》里介紹到該網(wǎng)絡(luò)最深的層數(shù)可以達(dá)到1000層，而且，雖然該網(wǎng)絡(luò)在基準(zhǔn)任務(wù)上的表現(xiàn)略遜于101層和152層的網(wǎng)絡(luò)，但總體表現(xiàn)依然十分優(yōu)秀。這類深度網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練是一個(gè)非常有挑戰(zhàn)性的優(yōu)化問(wèn)題，這是因?yàn)樵谟?xùn)練深層網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，梯度會(huì)隨著層數(shù)的增加而遞減直至消失，這使得網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化異常艱難。梯度消失的問(wèn)題在序列模型（sequence model）中也有出現(xiàn)。極少研究人員相信訓(xùn)練層數(shù)如此深的網(wǎng)絡(luò)能達(dá)到出色而穩(wěn)定的表現(xiàn)結(jié)果。
ResNet應(yīng)用恒等快捷連接（identity shortcut connections）來(lái)促進(jìn)梯度的流動(dòng)。ResNet只需要逐層學(xué)習(xí)“變化量（Δ）”，難度較低，往往比學(xué)習(xí)整個(gè)變化量容易。這種恒等連接是“高速網(wǎng)絡(luò)”（Highway Network）里所提到的連接特例，反過(guò)來(lái)又受到長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）的門控機(jī)制（gating mechanism）的啟發(fā)。
2017年：Transformer模型
相關(guān)論文：
Attention is All You Need，https://arxiv.org/abs/1706.03762
具體實(shí)現(xiàn)：PyTorch: 應(yīng)用nn.Transformer和TorchText的序列到序列模型，https://pytorch.org/tutorials/beginner/transformer_tutorial.html
Tensorflow: 用于語(yǔ)言理解的Transformer模型，https://www.tensorflow.org/tutorials/text/transformer
HuggingFace的Transformers開(kāi)發(fā)庫(kù)，https://github.com/huggingface/transformers
圖源：https://arxiv.org/abs/1706.03762
上文提到，具有注意力的序列到序列模表現(xiàn)地非常好，但由于該模型的循環(huán)特性需要用到序列算法，所以還存在一些缺點(diǎn)。它們很難并行處理，因?yàn)槊看沃贿\(yùn)用一個(gè)步驟處理輸入。每個(gè)時(shí)間步都受到上一個(gè)時(shí)間步的影響。這也使得時(shí)間步很難擴(kuò)展為長(zhǎng)序列。即使具備了注意力機(jī)制，模型仍然在對(duì)復(fù)雜的長(zhǎng)程依賴關(guān)系建模上面臨挑戰(zhàn)。大多數(shù)“工作”似乎都是在循環(huán)層中完成的。
Transformer模型有效解決了上述問(wèn)題。模型應(yīng)用多個(gè)前饋?zhàn)宰⒁鈱樱╢eed-forward self-attention layers）取代循環(huán)層（recurrence），從而完全消除循環(huán)過(guò)程，從而能夠平行處理所有輸入并且生成輸入和輸出間相對(duì)較短的路徑（這就意味著梯度下降更易于優(yōu)化）。在這種情況下，模型能夠進(jìn)行快速訓(xùn)練，易于擴(kuò)展并處理更多數(shù)據(jù)。此外，Transformer模型使用了位置編碼來(lái)向網(wǎng)絡(luò)傳遞輸入順序（這是循環(huán)模型無(wú)法做到的）。一開(kāi)始學(xué)習(xí)Transformer模型也許有些摸不著頭腦，但如果想了解更多Transformer模型的應(yīng)用原理，可以參考以下鏈接里的講解：http://jalammar.github.io/illustrated-transformer
Transformer模型的表現(xiàn)超出了所有人的期待。在接下來(lái)的幾年里，Transfomer會(huì)成為大多數(shù)序列任務(wù)（如NLP）甚至是計(jì)算機(jī)視覺(jué)的架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。
2018年：BERT和微調(diào)NLP模型
相關(guān)論文：
BERT: Pre-training of Deep Bidirectional Transformers for Language Understanding，https://arxiv.org/abs/1810.04805
具體實(shí)現(xiàn)：
具備Hugging Face的微調(diào)BERT，https://huggingface.co/transformers/training.html
預(yù)訓(xùn)練指的是事先訓(xùn)練一個(gè)模型來(lái)執(zhí)行特定任務(wù)，然后將訓(xùn)練過(guò)程中學(xué)到的參數(shù)作為初始值以繼續(xù)學(xué)習(xí)其他相關(guān)任務(wù)。直觀來(lái)說(shuō)，就是如果一個(gè)模型已經(jīng)學(xué)會(huì)進(jìn)行圖像分類、區(qū)分貓貓和狗狗，也應(yīng)當(dāng)大概了解圖像和毛茸動(dòng)物的一般特征。當(dāng)我們對(duì)這個(gè)能夠區(qū)分貓貓狗狗的模型進(jìn)行微調(diào)，來(lái)對(duì)狐貍進(jìn)行分類時(shí)，我們希望這個(gè)模型能夠比必須從頭開(kāi)始訓(xùn)練的模型表現(xiàn)得更好。同樣地，一個(gè)已經(jīng)學(xué)會(huì)預(yù)測(cè)句子里的下一個(gè)單詞的模型，也應(yīng)該對(duì)人類語(yǔ)言模式有一定的了解。我們可能期望這個(gè)模型可以作為翻譯或情感分析等相關(guān)任務(wù)的好的初始化模型。
預(yù)訓(xùn)練和微調(diào)在計(jì)算機(jī)視覺(jué)和自然語(yǔ)言處理中都已有了成功的應(yīng)用。雖然預(yù)訓(xùn)練和微調(diào)在計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域中作為標(biāo)準(zhǔn)已有很長(zhǎng)一段時(shí)間了，但要在 NLP 領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用，似乎還困難重重。NLP 中取得的 SOAT 結(jié)果，依舊還是由于使用了完全監(jiān)督模型。
隨著Transformer的出現(xiàn)，研究者們終于可以在 NLP 任務(wù)中很好地應(yīng)用預(yù)訓(xùn)練模型，并隨之提出了ELMo、ULMFiT和OpenAI's GPT等方法。
BERT 便是預(yù)訓(xùn)練模型在 NLP 領(lǐng)域取得的最新進(jìn)展，許多人認(rèn)為它開(kāi)啟了NLP研究的新時(shí)代。BERT并不像其他大多數(shù)模型一樣進(jìn)行預(yù)測(cè)下一個(gè)字的預(yù)訓(xùn)練。它所接受的預(yù)訓(xùn)練是預(yù)測(cè)整個(gè)句子被故意刪除/屏蔽的詞以及兩個(gè)句子之間是否有銜接關(guān)系。請(qǐng)注意：這些任務(wù)不需要用到標(biāo)注的數(shù)據(jù)。它可以在任何文本上進(jìn)行訓(xùn)練，而且適用于篇幅長(zhǎng)的文本。這個(gè)預(yù)訓(xùn)練模型可能已學(xué)會(huì)語(yǔ)言的一些普遍特征，之后可以微調(diào)來(lái)執(zhí)行有監(jiān)督的任務(wù)（比如回答問(wèn)題和預(yù)測(cè)情緒）。
BERT在許多不同類型的任務(wù)中均有出色表現(xiàn)。之后BERT成為了XLNet、RoBERTa和ALBERT等先進(jìn)技術(shù)的奠基之作。
2019/2020年及之后：BIG語(yǔ)言模型，自監(jiān)督學(xué)習(xí)？雷鋒網(wǎng)
《慘痛的教訓(xùn)》一文非常清晰地描述了深度學(xué)習(xí)發(fā)展史的趨勢(shì)。算法在并行化計(jì)算（更多數(shù)據(jù)）和更多模型參數(shù)方面所取得了進(jìn)步，一次又一次地超越了所謂“更聰明的技術(shù)”。這個(gè)趨勢(shì)一直持續(xù)到2020年GPT-3的出現(xiàn)。GPT-3是一個(gè)由OpenAI創(chuàng)建的擁有1750億參數(shù)的巨大語(yǔ)言模型。盡管GPT-3的訓(xùn)練目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)十分簡(jiǎn)單，但卻展示了意料之外的良好泛化能力。
文章鏈接：http://www.incompleteideas.net/IncIdeas/BitterLesson.html
同樣的發(fā)展趨勢(shì)還包括對(duì)比性自監(jiān)督學(xué)習(xí)（contrastive self-supervised learning，如SimCLR）等能更好利用未標(biāo)記數(shù)據(jù)的方法。隨著模型變得越來(lái)越大，訓(xùn)練速度變得越來(lái)越快，這些能夠高效利用網(wǎng)頁(yè)上的大量未標(biāo)記數(shù)據(jù)以及能夠?qū)W習(xí)可遷移到其他任務(wù)上的通用知識(shí)的技術(shù)，將變得越來(lái)越具有價(jià)值，越來(lái)越普遍使用。雷鋒網(wǎng)
作者注：雷鋒網(wǎng)
1、本文不針對(duì)所提及的技術(shù)進(jìn)行深入解析與代碼示例。我們主要介紹技術(shù)的歷史背景、相關(guān)論文鏈接和具體實(shí)現(xiàn)。建議有興趣的讀者能在不借助現(xiàn)有代碼和高階開(kāi)發(fā)庫(kù)的前提下將這些論文研究成果重新演示一遍，相信一定會(huì)有收獲。
2、本文聚焦于深度學(xué)習(xí)的主流領(lǐng)域，包括視覺(jué)、自然語(yǔ)言、語(yǔ)音和強(qiáng)化學(xué)習(xí)/游戲等。
3、本文僅討論運(yùn)行效果出色的官方或半官方開(kāi)放源代碼實(shí)現(xiàn)。有些研究（比如Deep Mind的AlphaGo和OpenAI的Dota 2 AI）因?yàn)楣こ叹薮?、不容易被?fù)制，所以在此沒(méi)有被重點(diǎn)介紹。
4、同一個(gè)時(shí)間段往往發(fā)布了許多相似的技術(shù)方法。但由于本文的主要目標(biāo)是幫助初學(xué)者了解涵蓋多個(gè)領(lǐng)域的不同觀點(diǎn)，所以在每一類方法里選取了一種技術(shù)作為重點(diǎn)。比方說(shuō)，GAN模型有上百種，但如果你想學(xué)習(xí)GAN的整體概念，只需要學(xué)習(xí)任意一種GAN即可。
via https://dennybritz.com/blog/deep-learning-most-important-ideas/
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