深度学习模型复现难？看看这篇句子对模型的复现论文

来源：PaperWeekly

作者：张琨

本文共1500字，建议阅读7分钟。

本文是COLING 2018的 Best Reproduction Paper，文章对sentence pair modeling进行了比较全面的介绍。

本期推荐的论文笔记来自PaperWeekly社区用户 @zhkun。

论文介绍

这篇文章是 COLING 2018 的 Best Reproduction Paper，文章主要对现有的做句子对任务的最好的几个模型进行了重现，并且作者实现出来的效果和原文章声称的效果相差不多，这点还是很厉害的，而且作者对语义理解的集中任务也做了相关梳理，文章简单易读，还是很值得一看的。

任务

句子对建模是 NLP，NLU 中比较基础，并扮演着重要角色的任务，主要集中在语义理解，语义交互上，这也是我自己的一个研究方向，大致有这几类任务：

1. Semantic Textual Similarity (STS) ：判断两个句子的语义相似程度（measureing the degree of equivalence in the underlying semantics of paired snippets of text）；

2. Natural Language Inference (NLI) ：也叫 Recognizing Textual Entailment (RTE)，判断两个句子在语义上是否存在推断关系，相对任务一更复杂一些，不仅仅是考虑相似，而且也考虑了推理；

3. Paraphrase Identification (PI) ：判断两个句子是否表达同样的意思（identifing whether two sentences express the same meaning）；

4. Question Answering (QA) ：主要是指选择出来最符合问题的答案，是在给定的答案中进行选择，而不是生成；

5. Machine Comprehension (MC) ：判断一个句子和一个段落之间的关系，从大段落中找出存在答案的小段落，对比的两个内容更加复杂一些。

论文模型

有了任务，作者选取了集中目前情况下最好的模型，因为原文中每个模型可能只针对了某些任务进行了很多优化，那这些模型是否真的有效呢，作者考虑这些模型在所有的任务上进行比较，在介绍模型之前，作者首先介绍了句子对建模的一般框架：

1. 一般框架：

• 输入层：适用预训练或者参与训练的词向量对输入中的每个词进行向量表示，比较有名的 Word2Vec，GloVe，也可以使用子序列的方法，例如 character-level embedding；
• 情境编码层：将句子所处的情境信息编码表示，从而更好的理解目标句子的语义，常用的例如 CNN，HighWay Network 等，如果是句子语义表示的方法，一般到这里就结束了，接下来会根据具体的任务直接使用这一层得到语义表示；
• 交互和注意力层：该层是可选的，句子语义表示有时候也会用到，但更多的是词匹配方法用到的，通过注意力机制建模两个句子在词层面的匹配对齐关系，从而在更细粒度上进行句子对建模，个人认为句子语义表示也会用到这些，只是句子语义表示最后会得到一个语义表示的向量，而词匹配的方法不一定得到句子语义的向量；
• 输出分类层：根据不同的任务，使用 CNN，LSTM，MLP 等进行分类判断。

下图展示了一些句子语义表示的模型的基本框架：

有了这个一般的框架，接下来作者选取了集中目前最好的模型进行重现。

2. 模型选择：

• InferSent [1]：BiLSTM+max-pooling；
• SSE [2]：如图 1，和 InferSent 比较类似；
• DecAtt [3]：词匹配模型的代表，利用注意力机制得到句子 1 中的每个词和句子 2 中的所有词的紧密程度，然后用句子 2 中的所有词的隐层状态，做加权和表示句子 1 中的每个词；
• ESIM [4]：考虑了一些词本身的特征信息，和 DecAtt 比较类似；
• PWIM [5]：在得到每个词的隐层状态之后，通过不同的相似度计算方法得到词对之间相似关系，最后利用 CNN 进行分类。

数据

为了更好的展示每个数据的情况，在这里直接用下图展示作者使用到的数据集：

结果

直接上结果，上图是原文章中的结果，下图是作者重现的结果：

从结果上看，作者实现的效果还是很厉害的，基本上跟原文章声明的不相上下，当然由于不是针对特定任务进行特别优化，所有效果还是有一点点差的，但基本上可以认为是实现了原来的效果，而且作者也发现了一些有意思的现象，例如：表现最好的就是 ESIM，个人感觉这里面加入了很多次本身的一些信息，例如近义词，反义词，上下位信息等，这些信息其实对句子语义理解十分重要。

以上就是这篇文章的整体介绍，作者完整实现了这些方法，并在不同的数据集上进行验证，工作量还是很大的，而且对句子对建模进行了比较完整的介绍，还是很有意思的。

参考文献

[1]. A. Conneau, D. Kiela, H. Schwenk, L. Barrault, A. Bordes, Supervised Learning of Universal Sentence Representations from Natural Language Inference Data

[2]. Shortcut-Stacked Sentence Encoders for Multi-Domain Inference, Yixin Nie and Mohit Bansal.

[3]. A Decomposable Attention Model for Natural Language Inference, AnkurP.Parikh, Oscar Täckstöm, Dipanjan Das, Jakob Uszkoreit

[4]. Enhanced LSTM for Natural Language Inference, Qian Chen, Xiaodan Zhu, Zhenhua Ling, Si Wei, Hui Jiang, Diana Inkpen

[5]. Hua He and Jimmy Lin. Pairwise Word Interaction Modeling with Deep Neural Networks for Semantic Similarity Measurement

本文作者

张琨，中国科学技术大学博士生，研究方向为自然语言处理。

论文题目：Neural Network Models for Paraphrase Identification, Semantic Textual Similarity, Natural Language Inference, and Question Answering 论文链接： https://www.paperweekly.site/papers /2042 论文作者： Wuwei Lan / Wei Xu