在本文中展示了那些助你開始NLP之旅的頂級預訓練模型，以及該領域的最新研究成果。要查看關於計算機視覺中的頂級預訓練模型的文章，請參閱：

https://www.analyticsvidhya.com/blog/2018/07/top-10-pretrained-models-get-started-deep-learning-part-1-computer-vision/?utm_source=blog&utm_medium=top-pretrained-models-nlp-article

本文涵蓋的NLP預訓練模型

我根據應用場景將預訓練模型分爲三類：

多用途NLP模型

ULMFiT

Transformer

谷歌的BERT

Transformer-XL

OpenAI的GPT-2

詞嵌入NLP模型

ELMo

Flair

其他預訓練模型

StanfordNLP

多用途NLP模型

多用途模型在NLP領域裏一直爲人們所關注。這些模型爲提供了許多令人感興趣的NLP應用 - 機器翻譯、問答系統、聊天機器人、情感分析等。這些多用途NLP模型的核心是語言建模的理念。

簡單來說，語言模型的目的是預測語句序列中的下一個單詞或字符，在我們瞭解各模型時就會明白這一點。

如果你是NLP愛好者，那麼一定會喜歡現在這部分，讓我們深入研究5個最先進的多用途NLP模型框架。這裏我提供了每種模型的研究論文和預訓練模型的鏈接，來探索一下吧！

ULMFiT模型

ULMFiT由fast.ai（深度學習網站）的Jeremy Howard和DeepMind（一家人工智能企業）的Sebastian Ruder提出並設計。可以這麼說，ULMFiT開啓了轉移學習的熱潮。

正如我們在本文中所述，ULMFiT使用新穎的NLP技術取得了令人矚目的成果。該方法對預訓練語言模型進行微調，將其在WikiText-103數據集（維基百科的長期依賴語言建模數據集Wikitext之一）上訓練，從而得到新數據集，通過這種方式使其不會忘記之前學過的內容。

ULMFiT比許多先進的文本分類模型還要好。我喜愛ULMFiT是因爲它只需要很少的數據就可以來產生令人印象深刻的結果，使我們更容易理解並在機器上實現它！

也許你不知道ULMFiT其實是Universal Language Model Fine-Tuning（通用語言模型微調）的簡稱。“通用”一詞在這裏非常貼切 - 該框架幾乎可以應用於任何NLP任務。

想知道有關ULMFiT的更多信息，請參閱以下文章和論文：

使用ULMFiT模型和Python 的fastai庫進行文本分類（NLP）教程

https://www.analyticsvidhya.com/blog/2018/11/tutorial-text-classification-ulmfit-fastai-library/?utm_source=blog&utm_medium=top-pretrained-models-nlp-article

ULMFiT的預訓練模型論文

https://www.paperswithcode.com/paper/universal-language-model-fine-tuning-for-text

其他研究論文

https://arxiv.org/abs/1801.06146

Transformer模型

Transformer架構是NLP近期最核心的發展，2017年由谷歌提出。當時，用於語言處理任務（如機器翻譯和問答系統）的是循環神經網絡（RNN）。

Transformer架構的性能比RNN和CNN（卷積神經網絡）要好，訓練模型所需的計算資源也更少，這對於每個使用NLP的人來說都是雙贏。看看下面的比較：

各模型的英德翻譯質量

根據Google的說法，Transformer模型“應用了一種自注意力機制，可直接模擬句子中所有單詞之間的關係，而無需理會其各自的位置如何”。它使用固定長度上下文（也就是前面的單詞）來實現。太複雜了？沒事，我們舉一例子簡單說明。

有句話“She found the shells on the bank of the river.”此時模型需要明白，這裏的“bank”是指岸邊，而不是金融機構（銀行）。Transformer模型只需一步就能理解這一點。我希望你能閱讀下面鏈接的完整論文，以瞭解其工作原理。它肯定會讓你大吃一驚。

下面的動畫很好地說明了Transformer如何處理機器翻譯任務：

谷歌去年發佈了一款名爲Universal Transformer的改進版Transformer模型。它還有一個更新，更直觀的名字，叫Transformer-XL，我們將在後面介紹。

想學習和閱讀更多有關Transformer的信息，請訪問：

谷歌官方博文

https://ai.googleblog.com/2017/08/transformer-novel-neural-network.html

Transformer預訓練模型論文《Attention Is All You Need》

https://www.paperswithcode.com/paper/attention-is-all-you-need

其他研究論文

https://arxiv.org/abs/1706.03762

BERT模型（谷歌）

谷歌發佈BERT框架並開放其源代碼在業界掀起波瀾，甚至有人認爲這是否標誌着“ NLP新時代”的到來。但至少有一點可以肯定，BERT是一個非常有用的框架，可以很好地推廣到各種NLP任務中。

BERT是Bidirectional Encoder Representations（雙向編碼器表徵）的簡稱。這個模型可以同時考慮一個詞的兩側（左側和右側）上下文，而以前的所有模型每次都是隻考慮詞的單側（左側或右側）上下文。這種雙向考慮有助於模型更好地理解單詞的上下文。此外，BERT可以進行多任務學習，也就是說，它可以同時執行不同的NLP任務。

BERT是首個無監督的、深度雙向預訓練NLP模型，僅使用純文本語料庫進行訓練。

在發佈時，谷歌稱BERT進行了11個自然語言處理（NLP）任務，併產生高水平的結果，這一壯舉意義深遠！你可以在短短几個小時內（在單個GPU上）使用BERT訓練好自己的NLP模型（例如問答系統）。

想獲得更多有關BERT的資源，請參閱：

谷歌官方博文

https://ai.googleblog.com/2018/11/open-sourcing-bert-state-of-art-pre.html

BERT預訓練模型論文

https://www.paperswithcode.com/paper/bert-pre-training-of-deep-bidirectional#code

其他研究論文

https://arxiv.org/pdf/1810.04805.pdf

Transformer-XL模型（谷歌）

從長期來看，谷歌發佈的版本對NLP而言是非常重要的。如果你是初學者，這個概念可能會有點棘手，所以我鼓勵你多讀幾遍來掌握它。我還在本節下面提供了多種資源來幫助你開始使用Transformer-XL。

想象一下——你剛讀到一本書的一半，突然出現了這本書開頭提到的一個詞或者一句話時，就能回憶起那是什麼了。但可以理解，機器很難建立長期的記憶模型。

如上所述，要達成這個目的的一種方法是使用Transformers，但它們是在固定長度的上下文中實現的。換句話說，如果使用這種方法，就沒有太大的靈活性。

Transformer-XL很好地彌補了這個差距。它由Google AI團隊開發，是一種新穎的NLP架構，能夠幫助機器理解超出固定長度限制的上下文。Transformer-XL的推理速度比傳統的Transformer快1800倍。

通過瀏覽下面谷歌發佈的兩個gif文件，你就會明白這其中的區別:

正如你現在可能已經預測到的，Transformer-XL在各種語言建模基準/數據集上取得了最新的技術成果。以下是他們頁面上的一個小表格，說明了這一點:

之前給過鏈接並將在下面提到的Transformer-XL GitHub存儲庫包含了PyTorch和TensorFlow中的代碼。

學習和閱讀更多Transformer-XL有關信息的資源：

谷歌的官方博客文章

https://ai.googleblog.com/2019/01/transformer-xl-unleashing-potential-of.html

Transformer-XL的預訓練模型

https://www.paperswithcode.com/paper/transformer-xl-attentive-language-models

研究論文

https://arxiv.org/abs/1901.02860

GPT-2模型（OpenAI）

這是一個十分有爭議的模型，一些人會認爲GPT-2的發佈是OpenAI的營銷噱頭。我可以理解他們的想法，但是我認爲至少應該要先對OpenAI發佈的代碼進行嘗試。

首先，爲那些不知道我在說什麼的人提供一些背景信息。OpenAI在2月份發表了一篇博客文章，他們聲稱已經設計了一個名爲GPT-2的NLP模型，這個模型非常好，以至於擔心被惡意使用而無法發佈完整的版本，這當然引起了社會的關注。

GPT-2經過訓練，可以用來預測40GB的互聯網文本數據中的下一個出現的詞。 該框架也是一個基於transformer的模型，而這個模型是基於800萬個web頁面的數據集來進行訓練。他們在網站上發佈的結果簡直令人震驚，因爲該模型能夠根據我們輸入的幾個句子編寫出一個完整的故事。看看這個例子：

難以置信，是吧？

開發人員已經發布了一個更小版本的GPT-2，供研究人員和工程師測試。原始模型有15億個參數——開放源碼示例模型有1.17億個參數。

學習和閱讀更多GPT-2有關信息的資源：

OpenAI的官方博客文章

https://openai.com/blog/better-language-models/

GPT-2的預訓練模型

https://github.com/openai/gpt-2

研究論文

https://d4mucfpksywv.cloudfront.net/better-language-models/language-models.pdf

詞嵌入（word embedding）模型

我們使用的大多數機器學習和深度學習算法都無法直接處理字符串和純文本。這些技術要求我們將文本數據轉換爲數字，然後才能執行任務（例如迴歸或分類）。

因此簡單來說， 詞嵌入（word embedding）是文本塊，這些文本塊被轉換成數字以用於執行NLP任務。詞嵌入（word embedding）格式通常嘗試使用字典將單詞映射到向量。

你可以在下面的文章中更深入地瞭解word embedding、它的不同類型以及如何在數據集中使用它們。如果你不熟悉這個概念，我認爲本指南必讀：

對詞嵌入的直觀理解：從計算向量到Word2Vec

https://www.analyticsvidhya.com/blog/2019/03/pretrained-models-get-started-nlp/

在本節中，我們將介紹NLP的兩個最先進的詞嵌入（word embedding）。我還提供了教程鏈接，以便你可以對每個主題有實際的瞭解。

ELMo模型

這個ELMo並不是《芝麻街》裏的那個角色，但是這個ELMo（Embeddings from Language Models（語言模型嵌入）的縮寫）在構建NLP模型的上下文中非常有用。

ELMo是一種用向量和嵌入表示單詞的新方法。這些ELMo 詞嵌入（word embedding）幫助我們在多個NLP任務上實現最先進的結果，如下圖所示:

讓我們花點時間來了解一下ELMo是如何工作的。回想一下我們之前討論過的雙向語言模型。從這篇文章中我們能夠得到提示，“ELMo單詞向量是在雙層雙向語言模型（biLM）的基礎上進行計算的。這個biLM模型有兩層疊加在一起，每一層都有2個通道——前向通道和後向通道：

ELMo單詞表示考慮計算詞嵌入（word embedding）的完整輸入語句。因此，“read”這單詞在不同的上下文中具有不同的ELMo向量。這與舊版的詞嵌入（word embedding）大不相同，舊版中無論在什麼樣的上下文中使用單詞“read”，分配給該單詞的向量是相同的。

學習和閱讀更多ELMo有關信息的資源：

循序漸進的NLP指南，瞭解ELMo從文本中提取特徵

https://www.analyticsvidhya.com/blog/2019/03/learn-to-use-elmo-to-extract-features-from-text/?utm_source=blog&utm_medium=top-pretrained-models-nlp-article

預訓練模型的GitHub存儲庫

https://github.com/allenai/allennlp/blob/master/tutorials/how_to/elmo.md

研究論文

https://arxiv.org/pdf/1802.05365.pdf

Flair模型

Flair不是一個詞嵌入（word embedding），而是它的組合。我們可以將Flair稱爲結合了GloVe、BERT與ELMo等嵌入方式的NLP庫。Zalando Research的優秀員工已經開發了開源的Flair。

該團隊已經爲以下NLP任務發佈了幾個預訓練模型：

名稱 - 實體識別（NER）

詞性標註（PoS）

文本分類

培訓定製模型

不相信嗎？那麼，這個對照表會幫你找到答案:

“Flair Embedding”是Flair庫中打包的簽名嵌入，它由上下文字符串嵌入提供支持。瞭解支持Flair的核心組件可以閱讀這篇文章：

https://www.analyticsvidhya.com/blog/2019/02/flair-nlp-library-python/?utm_source=blog&utm_medium=top-pretrained-models-nlp-article

我特別喜歡Flair的地方是它支持多種語言，而這麼多的NLP發行版大多都只有英文版本。如果NLP要在全球獲得吸引力，我們需要在此基礎上進行擴展。

學習和閱讀更多有關Flair的資源：

Flair for NLP簡介：一個簡單但功能強大的最先進的NLP庫

https://www.analyticsvidhya.com/blog/2019/02/flair-nlp-library-python/?utm_source=blog&utm_medium=top-pretrained-models-nlp-article

Flair的預訓練模型

https://github.com/zalandoresearch/flair

其他預訓練模型

StanfordNLP （斯坦福）

提到擴展NLP使其不侷限於英語，這裏有一個已經實現該目的的庫——StanfordNLP。其作者聲稱StanfordNLP支持超過53種語言，這當然引起了我們的注意。

我們的團隊是第一批使用該庫並在真實數據集上發佈結果的團隊之一。我們通過嘗試，發現StanfordNLP確實爲在非英語語言上應用NLP技術提供了很多可能性，比如印地語、漢語和日語。

StanfordNLP是一系列經過預先訓練的最先進的NLP模型的集合。這些模型不僅是在實驗室裏進行測試——作者在2017年和2018年的CoNLL競賽中都使用了這些模型。在StanfordNLP中打包的所有預訓練NLP模型都是基於PyTorch構建的，可以在你自己的註釋數據上進行訓練和評估。

我們認爲你應該考慮使用StanfordNLP的兩個主要原因是：

用於執行文本分析的完整神經網絡管道，包括。

標記化

多字令牌（MWT）拓展

詞形還原

詞性（POS）和詞形特徵標記

依存語法分析

穩定的Stanford CoreNLP軟件的官方Python接口。

學習和閱讀更多StanfordNLP有關信息的資源：

StanfordNLP簡介：一個不可思議的支持53種語言的最先進NLP庫 （使用Python代碼）

https://www.analyticsvidhya.com/blog/2019/02/stanfordnlp-nlp-library-python/?utm_source=blog&utm_medium=top-pretrained-models-nlp-article

StanfordNLP的預訓練模型

https://github.com/stanfordnlp/stanfordnlp

尾註

這絕不是一個預訓練NLP模型的詳盡列表，有更多能用的可以在這個網站上找到：https://paperswithcode.com

以下是學習NLP的一些有用資源：

使用Python課程進行自然語言處理https://courses.analyticsvidhya.com/courses/natural-language-processing-nlp?utm_source=blog&utm_medium=top-pretrained-models-nlp-article

認證項目：NLP初學者https://courses.analyticsvidhya.com/bundles/nlp-combo?utm_source=blog&utm_medium=top-pretrained-models-nlp-article

自然語言處理（NLP）系列文章https://www.analyticsvidhya.com/blog/category/nlp/?utm_source=blog&utm_medium=top-pretrained-models-nlp-article

我很想聽聽你對這份清單的看法。你以前用過這些預訓練過的模型嗎？或者你已經探索過其他的模型？請在下面的評論區告訴我——我很樂意搜索它們並添加到這個列表中。

相關報道：

https://www.analyticsvidhya.com/blog/2019/03/pretrained-models-get-started-nlp/

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