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machine-learning - 作为多类分类的问答的损失函数？

问题描述

我正在处理一个数据有限（大约 10,000 个数据点）和上下文/问题以及选项/选择的特征很少的问答问题。鉴于：

我希望准确地预测其中之一作为正确答案。但我被困住了，因为：

  1. 如果我将 ground truth 排列为 [0 1 0 0 0]，并给出 QABCDE 的串联作为输入，那么模型将表现得好像将图像分类为狗、猫、大鼠、人、鸟，即每个类都有一个意思，但是这里不是这样。如果我将输入切换到 QBCDEA，预测应该是 [1 0 0 0 0]。

  2. 如果我将每个数据点分成 5 个数据点，即 QA:0、QB:1、QC:0、QD:0、QE:0，那么模型无法得知它们实际上是相互关联的，并且只有其中一个它们必须被预测为 1。

一种似乎可行的方法是创建一个自定义损失函数，它会惩罚单个问题的多个 1，并且也会惩罚没有 1。但我想我可能在这里遗漏了一些非常明显的东西：/

我也知道像 BERT 这样的大型模型是如何在像数据集这样的 SQuAD 上做到这一点的。他们为每个选项添加位置嵌入（例如，A 得到 1，B 得到 2），然后使用 QA1 QB2 QC3 QD4 QE5 上的一种连接作为输入，并将 [0 1 0 0 0] 作为输出。不幸的是，鉴于我拥有的数据集非常小，我相信这在我的情况下不起作用。

标签： machine-learningdata-scienceloss-functionmulticlass-classificationquestion-answering

解决方案

您遇到的问题是您从“基本事实”中删除了所有有用的信息。训练目标不是ABCDE 标签——目标是那些字母简要表示的答案的特征。

这五个标签只是分类的数组下标，分类是训练空间的 5Pn（从 n 个中选择的 5 个对象）混洗子集。底线：这些标签中没有信息。

相反，从这些答案中提取显着特征。您的训练需要找到与问题充分匹配的答案（特征集）。因此，您所做的接近于多标签训练。

多标签模型应该处理这种情况。这将包括那些标记照片，识别输入中表示的多个类别的照片。

这会让你感动吗？

对 OP 评论的回应

你理解正确：预测五个任意响应的 0/1 对模型没有意义；单字母变量仅具有暂时的含义，与任何可训练的东西都没有关系。

一个简短的思想实验将证明这一点。想象一下，我们对答案进行排序，这样A总是正确的答案；这不会改变输入和输出中的信息；这是多项选择测试的有效安排。训练模型；我们将在短时间内达到 100% 的准确度。现在，考虑模型权重：模型从输入中学到了什么？什么都没有——权重将训练以忽略输入和选择A，或者将具有绝对任意的值来A得出结论。

您需要完全忽略 ABCDE 名称；目标信息在答案本身中，而不是在那些字母中。由于您尚未发布任何示例案例，因此我们几乎无法指导我们采用替代方法。

如果你的范式是典型的多项选择题考试，对问题和答案的限制很少，那么你要解决的问题远远大于你的项目可能解决的问题——你处于“沃森”领域，需要一个庞大的知识库和强大的 NLP 系统来解析输入和可用的响应。

如果你有一个有限的答案范式，也许你可以将它们解析成短语和关系，从而在你的训练中产生一组有限的类来考虑。在这种情况下，多标签模型很可能能够解决您的问题。

如果您的应用程序是开放式的，即开放式主题，那么我希望您需要一个不同的模型类（例如 BERT），但您仍然需要将五个答案视为文本序列，而不是字母。您需要与手头的主题进行整体匹配。如果这是一个典型的选择题考试，那么你的模型仍然会有分类问题，因为所有五个答案都可能是主题；找到正确答案应该取决于对问答的某种程度的语义洞察力，这比“词袋”处理更强大。

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