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Taichi Aida
October 27, 2023
Research
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文献紹介:WhitenedCSE: Whitening-based Contrastive Learning of Sentence Embeddings
https://aclanthology.org/2023.acl-long.677/
Taichi Aida
October 27, 2023
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Transcript
論文紹介 WhitenedCSE: Whitening-based Contrastive Learning of Sentence Embeddings Wenjie Zhuo,
Yifan Sun, Xiaohan Wang, Linchao Zhu, Yi Yang ACL2023
概要 - 対照学習を採用した SimCSE は文埋め込み学習の代表的な 手法であり、下記の操作で文埋め込みの学習を行うが、負例 間には操作が行われない - 正例と近づける(alignment) -
負例から離す(uniform) - 埋め込み空間上の全てのデータを uniform にする白色化を 導入(WhitenedCSE) - タスクの性能を向上 - alignment, uniform を改善 2
単語埋め込みの分布 - 理想:単語埋め込みは一様に分布(uniform)🤩 - 現実:単語埋め込みは歪んでいる😫 [Mu+18] - 頻度が揃っていないから? - 後処理で歪みをとると性能向上
- all-but-the-top [Mu+18]、白色化、方向白色化 [横井ら21] など 3
文埋め込みの分布 - 文埋め込みはどう…?→歪んでる😫 [Yan+21] - 単語埋め込みと同様に、後処理で歪みをとると性能向上 - 色々な後処理を試し、性能向上 [Sajjad+22] -
ガウス潜在空間上に変換する [Li+20] 4
対照学習の効果 - SimCSE [Gao+21] で採用されている対照学習 (b) は、 正例に近づけて alignment (似たものを近く配置)し、
負例から離す際に(部分的に) uniform な空間を得る - 負例間では行われないのが重要 - 一方、白色化 (c) は空間全てのベクトルを uniform にする - 対照学習 (b) は部分的な白色化 (c)? - (b) は (a) と (c) の中間のようだが… 5
提案:WhitenedCSE - SimCSE と白色化を組み合わせることで、対照学習の「負例 同士に適用できない」問題を解決できないか? 6 Uniform (一様に分布しているか) Alignment (似たものが近くにあるか)
SimCSE △ (負例を離す時のみ) ✅ 白色化 ✅ ❌ SimCSE+白色化 (提案) ✅? ✅?
提案:WhitenedCSE 7
提案:WhitenedCSE - 得られたベクトルを白色化する - Group Whitening - 次元を k 分割して白色化→統合
- Shuffled Group Whitening(提案) - シャッフルしてから Group Whitening - 複数回行うとデータ拡張にもなる 8
提案:WhitenedCSE - 白色化した文ベクトルを使い、対照学習 - 従来の Contrastive Loss は正例が1つ - 今回は正例が複数なので
Multi-Positive Contrastive Loss を提案 9
実験 - 実際、性能はどうなのか? - 2種類のタスクで実験 - 類似度タスク:文ベクトルから文類似度を予測 - 転移タスク:文ベクトルでロジスティック回帰の分類器を学習 10
実験:類似度タスク - 実際、性能はどうなのか?→結構良かった - ほとんどのタスクで先行研究の性能を上回る 11
実験:転移タスク - 実際、性能はどうなのか?→多少(?)良かった - 様々な転移タスクでの平均性能を上回る 12
分析:Ablation - 普通の白色化ではどうか?→ダメらしい - PCA→ZCAでもかなり違う - (Shuffled)Group-Whitening が良い 13
分析:Ablation - 正例を増やすだけではどうか?→ダメらしい - ここでも Shuffled Group-Whitening が良い 14
分析:Uniform, Alignment - 冒頭でこんな表を出したが…本当に改善してる? - Uniform, Alignmentを測る損失 [Wang+20] で評価 15
分析:Uniform, Alignment - 冒頭でこんな表を出したが…本当に改善してる! 16
まとめ - 対照学習を採用した SimCSE は文埋め込み学習の代表的な 手法であり、下記の操作で文埋め込みの学習を行うが、負例 間には操作が行われない - 正例と近づける(alignment) -
負例から離す(uniform) - 埋め込み空間上の全てのデータを uniform にする白色化を 導入(WhitenedCSE) - タスクの性能を向上 - alignment, uniform を改善 - 白色化である必要性? - 通常の白色化 << グループにわけて白色化(Group Whitening) - 白色化以外の後処理手法を試すこともできるはず - ガウス潜在空間上に変換する手法 [Li+20] など 17
参考文献 [Mu+18] Jiaqi Mu, Pramod Viswanath. “All-but-the-Top: Simple and Effective
Postprocessing for Word Representations”, ICLR2018 [横井ら21] 横井祥, 下平英寿. “単語埋め込みの確率的等方化 ”, NLP2021 [Yan+21] Yuanmeng Yan, Rumei Li, Sirui Wang, Fuzheng Zhang, Wei Wu, Weiran Xu. “ConSERT: A Contrastive Framework for Self-Supervised Sentence Representation Transfer”, ACL-IJCNLP2021 [Sajjad+22] Hassan Sajjad, Firoj Alam, Fahim Dalvi, Nadir Durrani. “Effect of Post-processing on Contextualized Word Representations”, COLING2022 [Li+20] Bohan Li, Hao Zhou, Junxian He, Mingxuan Wang, Yiming Yang, Lei Li. “On the Sentence Embeddings from Pre-trained Language Models”, EMNLP2020 [Gao+21] Tianyu Gao, Xingcheng Yao, Danqi Chen. “SimCSE: Simple Contrastive Learning of Sentence Embeddings”, EMNLP2021 [Wang+20] Tongzhou Wang, Phillip Isola. “Understanding Contrastive Representation Learning through Alignment and Uniformity on the Hypersphere”, ICML2020 18