Simple Contrastive Learning of Sentence Embeddings(一)
SimCSE的全称为 Simple Contrastice Learning of Sentence Embeddings。Sim代表Simple,就是简单。
他简单的运用了 dropout 的方法替换了传统的数据增强方法,将同一个输入dropout两次作为对比学习的正例,而且效果甚好。
红色: 名词第一次出现
紫色: 解释专有名词
粉色: 原因以及解决方法
- 拟合: 拟合就是把平面上一系列的点,用一条光滑的曲线连接起来。因为这条曲线有无数种可能,从而有各种拟合方法。拟合的曲线一般可以用函数表示,根据这个函数的不同有不同的拟合名字。
- 泛化误差: 对于深度学习或机器学习模型而言,我们不仅要求它对训练数据集有很好的拟合(训练误差),同时也希望它可以对未知数据集(测试集)有很好的拟合结果(泛化能力),所产生的测试误差被称为泛化误差。

- 训练刚开始的时候,模型还在学习过程中,处于欠拟合区域。随着训练的进行,训练误差和测试误差都下降。在到达一个临界点之后,训练集的误差下降,测试集的误差上升了,这个时候就进入了过拟合区域——由于训练出来的网络过度拟合了训练集,对训练集以外的数据却不work。

- 欠拟合: 欠拟合是指模型不能在训练集上获得足够低的误差。换句换说,就是模型复杂度低,模型在训练集上就表现很差,没法学习到数据背后的规律。
- 如何解决欠拟合: 欠拟合基本上都会发生在训练刚开始的时候,经过不断训练之后欠拟合应该不怎么考虑了。但是如果真的还是存在的话,可以通过增加网络复杂度或者在模型中 增加特征 ,这些都是很好解决欠拟合的方法。
- 增加特征: 添加高次多项式,使模型泛化能力更强
- 过拟合: 过拟合是指训练误差和测试误差之间的差距太大。换句换说,就是模型复杂度高于实际问题,模型在训练集上表现很好,但在测试集上却表现很差。模型对训练集"死记硬背"(记住了不适用于测试集的训练集性质或特点),没有理解数据背后的规律,泛化能力差。
- 造成原因: 训练数据集样本单一,样本不足。所以训练样本要尽可能的全面,覆盖所有的数据类型。训练数据中噪声干扰过大。噪声指训练数据中的干扰数据。过多的干扰会导致记录了很多噪声特征,忽略了真实输入和输出之间的关系。**模型过于复杂。**模型太复杂,已经能够“死记硬背”记下了训练数据的信息,但是遇到没有见过的数据的时候不能够变通,泛化能力太差。我们希望模型对不同的模型都有稳定的输出。模型太复杂是过拟合的重要因素。
- 防止过拟合: 要想解决过拟合问题,就要显著减少测试误差而不过度增加训练误差,从而提高模型的泛化能力。我们可以使用正则化(Regularization)方法。正则化是指修改学习算法,使其降低泛化误差而非训练误差。
- 常用的正则化方法根据具体的使用策略不同可分为:(1)直接提供正则化约束的参数正则化方法,如L1/L2正则化;(2)通过工程上的技巧来实现更低泛化误差的方法,如提前终止(Early stopping)和 Dropout ;(3)不直接提供约束的隐式正则化方法,如数据增强等。 目前主要学习Dropout方法 。
1. Dropout简介
1.1 Dropout出现的原因
在机器学习的模型中,如果模型的参数太多,而训练样本又太少,训练出来的模型很容易产生过拟合的现象。在训练神经网络的时候经常会遇到过拟合的问题,过拟合具体表现在:模型在训练数据上损失函数较小,预测准确率较高;但是在测试数据上损失函数比较大,预测准确率较低。
过拟合是很多机器学习的通病。如果模型过拟合,那么得到的模型几乎不能用。为了解决过拟合问题,一般会采用模型集成的方法,即训练多个模型进行组合。此时,训练模型费时就成为一个很大的问题,不仅训练多个模型费时,测试多个模型也是很费时。
综上所述,训练深度神经网络的时候,总是会遇到两大缺点:
(1)容易过拟合
(2)费时
Dropout可以比较有效的缓解过拟合的发生,在一定程度上达到 正则化 的效果。
- 正则化 (regularization)是指为解决适定性问题或过拟合而加入额外信息的过程。
1.2 什么是Dropout
Dropout可以作为训练深度神经网络的 一种trick 供选择。在每个训练批次中,通过 忽略一半 的特征检测器(让一半的隐层节点值为0),可以明显地减少过拟合现象。这种方式可以减少特征检测器(隐层节点)间的相互作用,检测器相互作用是指某些检测器依赖其他检测器才能发挥作用。
Dropout说的简单一点就是:我们在前向传播的时候,让某个神经元的激活值以一定的概率p停止工作,这样可以使模型泛化性更强,因为它不会太依赖某些局部的特征,如图所示。

2. Dropout工作流程及使用
输入是x输出是y,正常的流程是:我们首先把x通过网络前向传播,然后把误差反向传播以决定如何更新参数让网络进行学习。使用Dropout之后,过程变成如下:
- 首先随机(临时)删掉网络中一半的隐藏神经元,输入输出神经元保持不变(图3中虚线为部分临时被删除的神经元)
还没有搞懂,下次再看到dropout时,再回来对应学习
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然后把输入x通过修改后的网络前向传播,然后把得到的损失结果通过修改的网络反向传播。一小批训练样本执行完这个过程后,在没有被删除的神经元上按照随机梯度下降法更新对应的参数(w,b)。
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然后继续重复这一过程:
- 恢复被删掉的神经元(此时被删除的神经元保持原样,而没有被删除的神经元已经有所更新)
- 从隐藏层神经元中随机选择一个一半大小的子集临时删除掉(备份被删除神经元的参数)。
- 对一小批训练样本,先前向传播然后反向传播损失并根据随机梯度下降法更新参数(w,b) (没有被删除的那一部分参数得到更新,删除的神经元参数保持被删除前的结果)。
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