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NLP很多任务中为什么需要mask?

2020-03-14  本文已影响0人  top_小酱油

1. PAD的问题

通常在训练NLP模型时,batch中的句子长度不相等,这个时候会对没有达到规定长度的句子会进行pad操作(一般用0进行pad),如下图所示(绿色是进行pad的部分):


但是PAD会引起以下几个问题:

1.1 mean-pooling的问题

如上图所示,对于矩阵:
a=[3,7,11,2,1,8,5]

对a进行mean-pooling:


进行pad之后:
pad_a=[3,7,11,2,1,8,5,0,0,0]

对pad_a进行mean-pooling:


对比mean_a和mean_pad_a发现:pad操作影响mean-pooling。

1.2 max-pooling的问题

如上图所示,矩阵b=[−1,−3,−9,−11,−7,−2,−8],pad之后的矩阵PAD_b=[−1,−3,−9,−11,−7,−2,−8,0,0,0]。
分别对其进行max-pooling:
max_b=−1;
max_pad_b=0;

对比max_a和max_pad_a发现:pad操作影响max-pooling。

1.3 attention的问题

attention技术是目前NLP任务的必备选项,在attention的计算中通常最后一步是使用softmax进行归一化操作,将数值转换为概率。但是如果直接对pad之后的向量进行softmax操作,那么pad的部分也会分摊一部分概率,这就导致有意义的部分(非pad部分)的概率之和不等于1。

2. 使用mask解决以上问题

mask是相对于pad而产生的技术,具备告诉模型一个向量有多长的功效。mask矩阵有如下特点:

1.mask矩阵是与pad之后的矩阵具有相同的shape;
2.mask矩阵只有1和0两个值,如果值为1表示对应的pad矩阵中该位置有意义,如果值为0表示对应的pad矩阵中该位置无意义。

在第1部分中的两个向量的mask矩阵(m=[1,1,1,1,1,1,1,0,0,0]m=[1,1,1,1,1,1,1,0,0,0]m=[1,1,1,1,1,1,1,0,0,0])如下图所示:

2.1 解决mean_pooling的问题

2.2 解决max_pooling的问题

在进行max_pooling时,只需要将pad的部分的值足够小即可,可以将mask矩阵中值为0的位置替换的足够小

,则不会影响max_pooling计算。


2.3 解决attention的问题

该问题的解决方式跟max_pooling一样,就是将pad的部分足够小,使得e^x
的值非常接近于0,以至于可以忽略。


结论:所以只要任务中用到padding的话,一般都需要进行mask操作!!!

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