如何让大模型生成解码阶段的结果更好:从Beam Search到top_k、top_p等参数的实现原理与脚本实现

AI 1年前 (2023) admin
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文本生成是一个有趣的问题,而如何让它生成的更好尤其值得关注。 尽管在神经语言建模方面取得了相当大的进展,但对于从语言模型生成文本(例如生成一个故事)来说,什么是最好的解码策略仍然是一个开放的问题。

以GPT为代表的自动回归语言生成是基于这样的假设:一个词序列的概率分布可以分解为条件性下一个词分布的乘积:

如何让大模型生成解码阶段的结果更好:从Beam Search到top_k、top_p等参数的实现原理与脚本实现

其中,

人说的自然语言常常出人意料,即说出的并不总是语言模型中概率最大的词,而Beam Search会总会选择最符合语言模型的词汇,因此生成的文本没有新意(less surprising)。

如何让大模型生成解码阶段的结果更好:从Beam Search到top_k、top_p等参数的实现原理与脚本实现

从上图中,我们可以看到,在相同的背景下,分配给Beam Search和人类生成的标记的概率。请注意,人类文本的差异性增加,与Beam Search解码的文本的重复性较低形成对比。

如何让大模型生成解码阶段的结果更好:从Beam Search到top_k、top_p等参数的实现原理与脚本实现

Beam Search与真人说话之间的区别,Beam Search生成的句子虽然可以令其的概率最大,但用词总是比较普通,可人的语言往往不是令语言模型概率最大化的那个词,每个词出现的概率更有节奏。

直觉的经验观察是,即使使用可能性作为训练目标会导致高质量的模型用于广泛的语言理解任务,但基于最大化的解码方法,如波束搜索,会导致退化–输出的文本平淡无奇、不连贯,或陷入重复的循环中。

2020年ICLR的文章 《THE CURIOUS CASE OF NEURAL TEXT DeGENERATION》  (地址:https://arxiv.org/pdf/1904.09751.pdf)针对这类情况做了有趣的研究,为了正确考察当前基于最大化的解码方法和随机解码方法,我们将这些方法中的每一代都与人类文本的分布进行比较,并提出了 “核取样”nucleus sampling ,通过截断概率分布的不可靠的尾部,从包含绝大部分概率质量的动态符号核中取样,从而避免了文本退化。

该研究结果表明:

1)最大化对于开放式文本生成来说是一个不恰当的解码目标;

2)目前最好的语言模型的概率分布有一个不可靠的尾巴,需要在生成过程中进行截断;

3)”核抽样 “是目前生成长篇文本的最佳可用解码策略,这种文本既是高质量的(由人类评价来衡量),又是与人类书写的文本一样多样化的。

实际上,当前已经出现了许多遍题,例如top_k、top_p、temperature以及repetition_penalty等采样策略,例如,我们常常会构造这样的请求,在选择时候,这几个参数会变成一个and的执行关系,互相约束以形成答案:

beam_output = model.generate(
    input_ids, 
    max_length=50, 
    num_beams=5, 
    no_repeat_ngram_size=2, 
    repetition_penalty=2,
    top_k=4,
    top_p=0.9,
    early_stopping=True
)

因此,这就涉及到一个问题,即我们既要会用它,也要知道他怎么作用的,知其然,更知其所以然。

所以,本文主要从原理、源码实现等几个方面,依次介绍从Greedy Search到Beam Search、从Beamsearch到Top-k固定采样、从Top-k固定采样到Top-p(Nucleus Sampling)动态采样、从动态采样到概率侧重缩放:tmperatue温度采样、针对重复生成问题的ngrams重复惩罚机制、针对重复生成问题的RepetitionPenalty重复惩罚、看针对多样性生成中huggingface中还有那些实现策略等7个方向的内容,供大家一起思考。

一、从Greedy Search到Beam Search

Greedy search是指在每个t时刻选择下一个词时,根据 wt=argmaxwP(w|w1:t−1)选择概率最高的词。

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以上图为例:

从单词“The”开始,算法在选择下一个词时,贪心的选择了概率最高的“nice”,进而,最终的生成词序列为(“The”,“nice”,“woman”),总概率为0.5×0.4=0.2

文章《https://blog.csdn.net/jarodyv/article/details/128994176》中列举了一个有趣的例子:

假设训练了一个描述个人生活喜好的模型,想让它来补全“我喜欢漂亮的___”这个句子。一般语言模型会按照下图的流程来工作:

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模型会查看所有可能的单词,并根据其概率分布从中采样,以预测下一个词。

假设模型的词汇量不大,只有:“大象”、“西瓜”、“鞋子”和“女孩”。通过下图的词汇概率可以发现,“女孩”的选中概率最高(p=0.664),“西瓜”的选中概率最低(p=0.032)。

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上面的例子中,很明显“女孩”最可能被选中,这就是 “贪心策略”,永远选择分数或概率最大的token,

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Greedy Search存在的一个最大的问题在于,只考虑了当前的高概率词,忽略了在当前低概率词后面的高概率词,还是这个例子,词“has”在词“dog”后面,条件概率高达0.9,但词“dog”的条件概率只排第二,所以greedy search错过了词序列“The”、“dog”、“has”。

具体实现:

import tensorflow as tf
from transformers import TFGPT2LMHeadModel, GPT2Tokenizer
tokenizer = GPT2Tokenizer.from_pretrained("gpt2")
# add the EOS token as PAD token to avoid warnings
model = TFGPT2LMHeadModel.from_pretrained("gpt2", pad_token_id=tokenizer.eos_token_id)
# encode context the generation is conditioned on
input_ids = tokenizer.encode('I enjoy walking with my cute dog', return_tensors='tf')
# generate text until the output length (which includes the context length) reaches 50
greedy_output = model.generate(input_ids, max_length=50)
print(tokenizer.decode(greedy_output[0], skip_special_tokens=True))

因此,为了避免错过隐藏的高概率词,Beam Search通过参数num_beams的配置,可以在每个时刻,记录概率最高的前num_beams个路径,在下一个时刻可以有多个基础路径同时搜索。

以num_beams=2为例,我们看下原理图:

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可以看到:

在t=1时,最大概率的路径是(“The”、“nice”),beam search同时也会记录概率排第二的路径(“The”、“dog”)。

在t=2时,beam search也会发现路径(“The”、“dog”、“has”)有0.36的概率超过了路径(“The”、“nice”、“women”)的概率0.2。

因此,两条路径中,找到了概率最高的路径,得到了更为合理的答案。

beam search生成的词序列比greedy search生成的词序列的综合概率更高,但是也不能保证是概率最高的词序列。

具体实现:

import tensorflow as tf
from transformers import TFGPT2LMHeadModel, GPT2Tokenizer
tokenizer = GPT2Tokenizer.from_pretrained("gpt2")
# add the EOS token as PAD token to avoid warnings
model = TFGPT2LMHeadModel.from_pretrained("gpt2", pad_token_id=tokenizer.eos_token_id)
# encode context the generation is conditioned on
input_ids = tokenizer.encode('I enjoy walking with my cute dog', return_tensors='tf')
# activate beam search and early_stopping
beam_output = model.generate(
    input_ids, 
    max_length=50, 
    num_beams=5, 
    early_stopping=True
)
print(tokenizer.decode(beam_output[0], skip_special_tokens=True))

不过,在开放领域生成任务的很多时候,beam search都不是最好的解码方式:

首先,beam search在做像是翻译和摘要这类可以大致预测生成长度的场景中表现还可以Murray et al. (2018)、Yang et al. (2018)。但是在像是对话和故事生成这类开放生成领域效果就差得多了。

其次,我们已经看到beam search经常会生成重复内容,在故事生成中,我们很难决定要不要n-gram惩罚,因为我们很难确定强制不要重复还是有重复会更好。

最后,就是文首所提到的,高水平的人类语言不会按照下一个词条件概率最高的方式排列,所以就需要在此基础上优化采样方式。

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二、从Beamsearch到Top-k固定采样

Beam Search每次会选择在Beam中最大概率的词汇,Top-k采样是对前面“贪心策略”的优化,它从排名前k的token种进行抽样,允许其他分数或概率较高的token也有机会被选中,以达到有一定机率不选最大概率的词,其核心思想在于:在解码的每个时间步从前k个概率最大的词中按它们的概率进行采样。

所以,我们称之为静态采样,如下图所示:

当K=6时,限制候选池是概率最高的前6个词,这6个词的集合被定义为Vtop−K。在第一轮他们占据全部概率的约2/3,而第二轮前6个词几乎占据了所有的概率。所以,我们避免了在第二轮生成奇怪的词,如(“not”、“the”、“small”、“told”、)。

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又如下图示例中,我们首先筛选似然值前三的token,然后根据似然值重新计算采样概率,通过调整k的大小,即可控制采样列表的大小。“贪心策略”其实就是k=1的top-k采样:

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但Top-k采样有个很大的问题,Top-K sampling不会根据下一个词的概率分布 ,动态调整候选池的大小。当条件概率非常集中的时候,会更倾向于选择top-k中的词,而当条件概率非常分散的时候,就不能选中top-k以外的词,这其实也是我们进行LDA话题聚类,kmeans聚类中经常遇到的问题。有选大了可能会采样出长尾词,导致语句不通顺,选小了又退化成了Beam Search:

如何让大模型生成解码阶段的结果更好:从Beam Search到top_k、top_p等参数的实现原理与脚本实现

下面是具体实现:

import tensorflow as tf
from transformers import TFGPT2LMHeadModel, GPT2Tokenizer
tokenizer = GPT2Tokenizer.from_pretrained("gpt2")
# add the EOS token as PAD token to avoid warnings
model = TFGPT2LMHeadModel.from_pretrained("gpt2", pad_token_id=tokenizer.eos_token_id)
# encode context the generation is conditioned on
input_ids = tokenizer.encode('I enjoy walking with my cute dog', return_tensors='tf')
# activate beam search and early_stopping
# set seed to reproduce results. Feel free to change the seed though to get different results
tf.random.set_seed(0)
# set top_k to 10
sample_output = model.generate(
    input_ids, 
    do_sample=True, 
    max_length=50, 
    top_k=10
)
print(tokenizer.decode(sample_output[0], skip_special_tokens=True))

三、从Top-k固定采样到Top-p(Nucleus Sampling)动态采样

Top-k有一个缺陷,那就是“k值取多少是最优的”非常难确定。于是出现了动态设置token候选列表大小策略——即核采样(Nucleus Sampling)。

Nucleus Sampling,也称Top-p,在每个时间步,解码词的概率分布满足80/20原则或者说长尾分布,头部的几个词的出现概率已经占据了绝大部分概率空间,把这部分核心词叫做nucleus。

基于这样的观察,提出nucleus sampling,即给定一个概率阈值p,从解码词候选集中选择一个最小集Vp,使得它们出现的概率和大于等于p。然后再对Vp做一次re-scaling,本时间步仅从Vp集合中解码。

具体的,与限定在前K个词的采样不同的是,Top-p sampling会根据累计概率超过概率p时,从候选集选择个数最少的子集。通过这种方式,子集的大小可以动态的根据概率分布调整。

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这样的好处在于在不同时间步,随着解码词的概率分布不同,候选词集合的大小会动态变化,不像top-k sampling是一个固定的窗口大小。由于解码词还是从头部候选集中筛选,这样的动态调整可以使生成的句子在满足多样性的同时又保持通顺。

如下图所示,当p=0.92时,top-p sampling选择了累计概率超过92%的最少个数的子集,记为Vtop−p。在t=1中,子集包含了9个最可能的词,在t-2时,子集为前3个词,累计概率就超过92%。

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这也就说明,在条件概率分布分散,下一个词不易预测时,候选子集范围更大;在条件概率分布集中,下一个词容易预测时,候选子集范围更小。

下图更形象的展示了top-p值为0.9的Top-p采样效果:

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在top-p中,根据达到某个阈值的可能性得分之和动态选择候选名单的大小,top-p值通常设置为比较高的值,目的是限制低概率token的长尾。我们可以同时使用top-k和top-p。如果k和p同时启用,则p在k之后起作用。

下面是具体实现:

import tensorflow as tf
from transformers import TFGPT2LMHeadModel, GPT2Tokenizer
tokenizer = GPT2Tokenizer.from_pretrained("gpt2")
# add the EOS token as PAD token to avoid warnings
model = TFGPT2LMHeadModel.from_pretrained("gpt2", pad_token_id=tokenizer.eos_token_id)
# encode context the generation is conditioned on
input_ids = tokenizer.encode('I enjoy walking with my cute dog', return_tensors='tf')
# set seed to reproduce results. Feel free to change the seed though to get different results
tf.random.set_seed(0)
# deactivate top_k sampling and sample only from 92% most likely words
sample_output = model.generate(
    input_ids, 
    do_sample=True, 
    max_length=50, 
    top_p=0.92, 
    top_k=3
)
print(tokenizer.decode(sample_output[0], skip_special_tokens=True))

四、从动态采样到概率侧重缩放:tmperatue温度采样

上面所说的topk, top_p都是在动态选择不同词的范围,但并没有更改实际词出现的概率,那么,是否可以在出现上概率上也进行调节呢?例如,将高频和低频之间的概率拉大或者减少,也能够对多样性提供一些思路。

因此,tmperatue温度采样方式被踢出,

在概率模型中,logits扮演着能量的角色,可以通过将logits除以温度来实现温度采样,然后将其输入Softmax并获得采样概率,就是直接re-scale原有的解码词分布:

越低的温度(<1)使模型会对高频的选择更为偏向,而高于1的温度,则会缩小高频词和低频词之间的差距。

温度采样中的温度与玻尔兹曼分布有关,其公式如下所示:

如何让大模型生成解码阶段的结果更好:从Beam Search到top_k、top_p等参数的实现原理与脚本实现

很相似,本质上就是在Softmax函数上添加了温度(T)这个参数。Logits根据我们的温度值进行缩放,然后传递到Softmax函数以计算新的概率分布。

其中t是一个超参数,取值范围[0,1),t的取值不同,解码词的概率分布也就更平缓或更两极分化。一定程度上也能通过设置不同的t达到与top-k sampling一样的效果。

下面是huggingface上的具体实现:

class TemperatureLogitsWarper(LogitsWarper):
    r"""
    :class:`transformers.LogitsWarper` for temperature (exponential scaling output probability distribution).

    Args:
        temperature (:obj:`float`):
            The value used to module the logits distribution.
    "
""

    def __init__(self, temperature: float):
        if not isinstance(temperature, float) or not (temperature > 0):
            raise ValueError(f"`temperature` has to be a strictly positive float, but is {temperature}")

        self.temperature = temperature

[DOCS]    def __call__(self, input_ids: torch.Tensor, scores: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
        scores = scores / self.temperature
        return scores

同样的,我们以文章《https://blog.csdn.net/jarodyv/article/details/128994176》中举出的形象例子来理解下,

在“我喜欢漂亮的___”这个例子中,初始温度T=1,可以观察在出T取不同值的情况下,概率发生的变化:

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通过上图我们可以清晰地看到,随着温度的降低,模型愈来愈越倾向选择”女孩“;另一方面,随着温度的升高,分布变得越来越均匀。当T=50时,选择”西瓜“的概率已经与选择”女孩“的概率相差无几了。

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下面是使用huggingface的具体例子

import tensorflow as tf
from transformers import TFGPT2LMHeadModel, GPT2Tokenizer
tokenizer = GPT2Tokenizer.from_pretrained("gpt2")
# add the EOS token as PAD token to avoid warnings
model = TFGPT2LMHeadModel.from_pretrained("gpt2", pad_token_id=tokenizer.eos_token_id)
# encode context the generation is conditioned on
input_ids = tokenizer.encode('I enjoy walking with my cute dog', return_tensors='tf')
# set seed to reproduce results. Feel free to change the seed though to get different results
tf.random.set_seed(0)
# deactivate top_k sampling and sample only from 92% most likely words
sample_output = model.generate(
    input_ids, 
    do_sample=True, 
    max_length=50, 
    top_p=0.92, 
    top_k=3,
    temperature=1.5,
)
print(tokenizer.decode(sample_output[0], skip_special_tokens=True))

针对重复生成问题的ngrams重复惩罚机制

生成成模型在实际的运行过程中,总会出现一些重复的例子,这是高频词选择的结果。为了解决重复问题,一个简单的方法是用n-grams惩罚,来自论文Paulus et al. (2017)和Klein et al. (2017)。

其基本思想在于:通常的n-grams惩罚通过配置下一个词重复出现n-gram的概率为0,来保证没有n-gram出现两次,实现原理如下所示:

def calc_banned_ngram_tokens(prev_input_ids: Tensor, num_hypos: int, no_repeat_ngram_size: int, cur_len: int) -> None:
    """Copied from fairseq for no_repeat_ngram in beam_search"""
    if cur_len + 1 < no_repeat_ngram_size:
        # return no banned tokens if we haven't generated no_repeat_ngram_size tokens yet
        return [[] for _ in range(num_hypos)]
    generated_ngrams = [{} for _ in range(num_hypos)]
    for idx in range(num_hypos):
        gen_tokens = prev_input_ids[idx].tolist()
        generated_ngram = generated_ngrams[idx]
        for ngram in zip(*[gen_tokens[i:] for i in range(no_repeat_ngram_size)]):
            prev_ngram_tuple = tuple(ngram[:-1])
            generated_ngram[prev_ngram_tuple] = generated_ngram.get(prev_ngram_tuple, []) + [ngram[-1]]

    def _get_generated_ngrams(hypo_idx):
        # Before decoding the next token, prevent decoding of ngrams that have already appeared
        start_idx = cur_len + 1 - no_repeat_ngram_size
        ngram_idx = tuple(prev_input_ids[hypo_idx, start_idx:cur_len].tolist())
        return generated_ngrams[hypo_idx].get(ngram_idx, [])

    banned_tokens = [_get_generated_ngrams(hypo_idx) for hypo_idx in range(num_hypos)]
    return banned_tokens

例如, 配置 no_repeat_ngram_size = 2时,可以使用huggingface加以实现:

import tensorflow as tf
from transformers import TFGPT2LMHeadModel, GPT2Tokenizer
tokenizer = GPT2Tokenizer.from_pretrained("gpt2")
# add the EOS token as PAD token to avoid warnings
model = TFGPT2LMHeadModel.from_pretrained("gpt2", pad_token_id=tokenizer.eos_token_id)
# encode context the generation is conditioned on
input_ids = tokenizer.encode('I enjoy walking with my cute dog', return_tensors='tf')
# activate beam search and early_stopping
beam_output = model.generate(
    input_ids, 
    max_length=50, 
    num_beams=5, 
    no_repeat_ngram_size=2, 
    early_stopping=True
)
print(tokenizer.decode(beam_output[0], skip_special_tokens=True))

六、针对重复生成问题的RepetitionPenalty重复惩罚

除了grams重复惩罚志气,还可以通过惩罚因子将出现过词的概率变小或者强制不使用重复词来解决。

其核心思想在于:对于之前出现过的词语,在后续预测的过程中,通过引入惩罚因子降低其出现的概率。

惩罚因子来自于同样广为流传的《CTRL: A Conditional Transformer Language Model for Controllable Generation》。

scores为cur-step的词表分布[batch,seq,vocab_size],指的是候选词汇集中每个词汇的概率值,input_ids为输入decoder的文本序列[batch,seq],则score则是获取当前已经生成文本序列的token概率,减少已经出现的token的概率, 将减少后的概率重分配到原始的cur-step词表分布中。

class RepetitionPenaltyLogitsProcessor(LogitsProcessor):
    r"""
    :class:`transformers.LogitsProcessor` enforcing an exponential penalty on repeated sequences.

    Args:
        repetition_penalty (:obj:`float`):
            The parameter for repetition penalty. 1.0 means no penalty. See `this paper
            <https://arxiv.org/pdf/1909.05858.pdf>`__ for more details.
    "
""

    def __init__(self, penalty: float):
        if not isinstance(penalty, float) or not (penalty > 0):
            raise ValueError(f"`penalty` has to be a strictly positive float, but is {penalty}")

        self.penalty = penalty

[DOCS]    def __call__(self, input_ids: torch.LongTensor, scores: torch.FloatTensor) -> torch.FloatTensor:
        score = torch.gather(scores, 1, input_ids)

        # if score < 0 then repetition penalty has to be multiplied to reduce the previous token probability
        score = torch.where(score < 0, score * self.penalty, score / self.penalty)

        scores.scatter_(1, input_ids, score)
        return scores

其中,torch.gather(input,dim,index),input表示输入张量的值,dim表示输入张量的维度,index表示在维度上的具体索引。

torch.where()函数的作用是按照一定的规则合并两个tensor类型,例如,torch.where(a>0, a, b)表示满足条件返回a,否则返回b。

标准化的说,torch.where()函数的作用是按照一定的规则合并两个tensor类型。torch.where(condition,a,b)其中 输入参数condition:条件限制,如果满足条件,则选择a,否则选择b作为输出。注意:a和b是tensor.

>>> import torch
>>> a=torch.randn(3,5)
>>> a
tensor([[ 0.8416,  1.6152, -0.8635, -0.2283, -0.0522],
        [-1.1139,  0.4552,  1.5567,  0.8376,  0.1232],
        [-0.7011,  0.7474, -2.5362,  0.0333, -0.0081]])
>>> b=torch.ones(3, 5)
>>> b
tensor([[1., 1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1., 1.]])
>>> torch.where(a>0, a, b)
tensor([[0.8416, 1.6152, 1.0000, 1.0000, 1.0000],
        [1.0000, 0.4552, 1.5567, 0.8376, 0.1232],
        [1.0000, 0.7474, 1.0000, 0.0333, 1.0000]])

下面的score计算公式表述,如果score<0,那么score变成score * self.penalty,如果大与0,则变成score / self.penalty,目的是让其得分更小。

score = torch.where(score < 0, score * self.penalty, score / self.penalty)

同样的,我们可以使用huggingface对其进行实现:

import tensorflow as tf
from transformers import TFGPT2LMHeadModel, GPT2Tokenizer
tokenizer = GPT2Tokenizer.from_pretrained("gpt2")
# add the EOS token as PAD token to avoid warnings
model = TFGPT2LMHeadModel.from_pretrained("gpt2", pad_token_id=tokenizer.eos_token_id)
# encode context the generation is conditioned on
input_ids = tokenizer.encode('I enjoy walking with my cute dog', return_tensors='tf')
# activate beam search and early_stopping
beam_output = model.generate(
    input_ids, 
    max_length=50, 
    num_beams=5, 
    no_repeat_ngram_size=2, 
    repetition_penalty=2,
    early_stopping=True
)
print(tokenizer.decode(beam_output[0], skip_special_tokens=True))

七、看针对多样性生成中huggingface中还有那些实现策略

当然,为了保证多样性生成,还有很多其他参数控制策略,包括长度、badwords等,下面总结了其中的22个参数及其释义,其中加粗的可以重点看看。

1、temperature (float, optional, defaults to 1.0): 用于调节下一个标记概率的值。

2、top_k (int, optional, defaults to 50): 用于top-k过滤的最高概率词汇标记的数量。

3、top_p (float, optional, defaults to 1.0) : 如果设置为float < 1,则只保留概率加起来达到top_p或更高的最小的最有可能的词汇集合进行生成。

4、typical_p (float, optional, defaults to 1.0): 局部典型性衡量在已经生成的部分文本的情况下,预测下一个目标标记的条件概率与预测下一个随机标记的预期条件概率的相似程度。如果设置为float < 1,则保留最小的、概率相加为typical_p或更高的局部典型标记的集合,用于生成。

5、epsilon_cutoff (float, optional, defaults to 0.0):如果设置为严格介于0和1之间的float,只有条件概率大于epsilon_cutoff的标记会被采样。在论文中,建议的值在3e-4到9e-4之间,取决于模型的大小。

6、eta_cutoff (float, optional, defaults to 0.0): Eta采样是局部典型采样和ε采样的混合体。如果设置为严格介于0和1之间的浮点数,只有当一个标记大于eta_cutoff或sqrt(eta_cutoff) * exp(-entropy(softmax(next_token_logits)))时,才会考虑它。后者是预期的下一个令牌概率,以sqrt(eta_cutoff)为尺度。在论文中,建议值从3e-4到2e-3不等,取决于模型的大小。更多细节见截断抽样作为语言模型去平滑。

7、diversity_penalty (float, optional, defaults to 0.0): 如果一个beam路径得分在某一特定时间产生了与其他组的任何beam路径相同的标记,这个值将从beam的分数中减去。请注意,多样性惩罚只有在分组beam搜索被启用时才有效。

8、repetition_penalty (float, optional, defaults to 1.0) :重复性惩罚的参数。1.0意味着没有惩罚。

9、encoder_repetition_penalty (float, optional, defaults to 1.0):对不在原始输入中的序列进行指数式惩罚。1.0意味着没有惩罚。

10、length_penalty (float, optional, defaults to 1.0):对长度的指数惩罚,用于beam search。它作为指数被应用于序列的长度,反过来又被用来划分序列的分数。由于分数是序列的对数可能性(即负数),length_penalty > 0.0会促进更长的序列,而length_penalty < 0.0会鼓励更短的序列。

11、no_repeat_ngram_size (int, optional, defaults to 0):如果设置为int > 0,所有该大小的ngrams只能出现一次。

12、bad_words_ids(List[List[int]], optional): 不允许生成的token id的列表。为了获得不应该出现在生成的文本中的词的标记ID,使用tokenizer(bad_words, add_prefix_space=True, add_special_tokens=False).input_ids,这个能用于敏感词过滤。

13、force_words_ids(List[List[int]] or List[List[List[int]]], optional):必须生成的标记ID的列表。如果给定的是List[List[int]],这将被视为一个必须包含的简单单词列表,与bad_words_ids相反。如果给定的是List[List[List[int]]],这将触发一个disjunctive约束,即可以允许每个词的不同形式。

14、renormalize_logits (bool, optional, defaults to False) :在应用所有的logits处理器或warpers(包括自定义的)之后,是否要重新规范化logits。强烈建议将此标志设置为 “True”,因为搜索算法假定分数对数是正常化的,但一些对数处理器或翘曲器会破坏正常化。

15、constraints (List[Constraint], optional): 可以添加到生成中的自定义约束,以确保输出将包含使用Constraint对象所定义的某些令牌,并尽可能以最合理的方式进行。

16、forced_bos_token_id (int, optional, defaults to model.config.forced_bos_token_id):强制作为解码器_start_token_id之后第一个生成的令牌的id。对于像mBART这样的多语言模型非常有用,在这种情况下,第一个生成的标记需要是目标语言的标记。

17、forced_eos_token_id (Union[int, List[int]], optional, defaults to model.config.forced_eos_token_id) :当达到max_length时,强制作为最后生成的令牌的id。可以选择使用一个列表来设置多个序列结束的标记。

18、remove_invalid_values (bool, optional, defaults to model.config.remove_invalid_values) – 是否删除模型的可能nan和inf输出,以防止生成方法崩溃。注意,使用remove_invalid_values会减慢生成速度。

19、exponential_decay_length_penalty (tuple(int, float), optional): 这个Tuple在生成一定数量的标记后,增加一个指数级增长的长度惩罚。该元组应包括: (start_index, decay_factor),其中start_index表示惩罚开始的位置,decay_factor表示指数衰减的系数。

20、suppress_tokens (List[int], optional) :一个在生成时将被抑制的标记的列表。SupressTokens的logit处理器将把它们的log probs设置为-inf,这样它们就不会被采样了。

21、begin_suppress_tokens (List[int], optional): 一个将在生成之初被抑制的标记的列表。SupressBeginTokens日志处理器将把它们的日志probs设置为-inf,这样它们就不会被采样了。

22、forced_decoder_ids (List[List[int]], optional) :一对整数的列表,表示从生成索引到标记索引的映射,在采样前将被强制。例如,[[1, 123]]意味着第二个生成的标记将总是一个索引为123的标记。

总结

本文主要从原理、源码实现等几个方面,依次介绍从Greedy Search到Beam Search、从Beamsearch到Top-k固定采样、从Top-k固定采样到Top-p(Nucleus Sampling)动态采样、从动态采样到概率侧重缩放:tmperatue温度采样、针对重复生成问题的ngrams重复惩罚机制、针对重复生成问题的RepetitionPenalty重复惩罚、看针对多样性生成中huggingface中还有那些实现策略等7个方向的内容。

从中我们可以看到,其本质上都是在干预预训练模型在解码过程中下一次词的预测概率选择问题,从选择范围、缩放概率、重复惩罚、根据实际场景选择特定的词语等多个方面入手。不过,在实际的过程中,具体还需要我们进行实践,增强的理解。

参考文献

1、https://finisky.github.io/nucleussampling/
1、https://blog.csdn.net/jarodyv/article/details/128994176
3、https://zhuanlan.zhihu.com/p/430961578?utm_id=0
4、https://huggingface.co/blog/how-to-generate

关于我们

老刘,刘焕勇,NLP开源爱好者与践行者,主页:https://liuhuanyong.github.io。

就职于360人工智能研究院、曾就职于中国科学院软件研究所。

老刘说NLP,将定期发布语言资源、工程实践、技术总结等内容,欢迎关注。

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原文始发于微信公众号(老刘说NLP):如何让大模型生成解码阶段的结果更好:从Beam Search到top_k、top_p等参数的实现原理与脚本实现

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