NGram prune

Reference

https://blog.csdn.net/xmdxcsj/article/details/50321613
https://arxiv.org/pdf/cs/0006025.pdf

前置问题:

  • 为什么要做模型裁剪?哪些NGram会被裁剪?裁剪的准则是什么?
    模型裁剪原因:在保证效果影响不大的情况下,尽可能减小模型规模,这样可以节省模型加载内存大小和计算时间。
    模型裁剪准则:相对熵。实际工具中设置的阈值是ppl相对变化门限。
    哪些NGram会被裁剪:对于每一个NGram,计算裁剪前后模型相对熵,然后转换成ppl相对变化值,和阈值进行比较,小于阈值,裁掉。

  • 没被裁剪的NGram是否需要改变?
    没被裁剪的NGram概率值(条件概率)不变,backoff值重新计算。

  • 为什么裁剪不需要其他任何外置文件?(难点与重点)
    重点在于模型本身也有ppl值(或者更严格的说,会有ppl相对值)。
    首先来说,如果我们提供了一个测试集,那我们一定可以得到一个模型在这个测试集上的ppl。我们回想一下每句话ppl的计算过程,然后假设我们提供了一个通用的测试集。那么ppl值计算为:
    ppl = e^{-\Sigma _{h,w} p(h,w)logp(w|h)}
    ppl' = e^{-\Sigma _{h,w} p(h,w)logp(w|h')}
    注意上述两个公式中都是p(h,w),那个代表的是语料中ngram出现的概率,裁剪前后不变。同样的可以和测试集上ppl计算公式比较一下:ppl = 10^{-\frac{1}{N} logp(S)}

理解重点

  • 相对熵:D(p||p') = −\Sigma _{w_i,h_j}p(w_i, h_j )[log p′(w_i|h_j) − log p(w_i|h_j )]
  • ppl相对变化:\cfrac{ppl'-ppl}{ppl} = e^{D(p'||p)} - 1
  • 相对熵计算过程:对于每一个NGram(二阶以上),计算裁剪它前后的相对熵:
    D(p||p') = −\Sigma _{w_i,h_j}p(w_i, h_j )[log p′(w_i|h_j) − log p(w_i|h_j )]
    = −p(w,h)[logp′(w|h)−logp(w|h)]−\Sigma _{w_i\in BO(w_i,h)} p(w_i,h)[logp′(w_i|h)−logp(w_i|h)]
    上面公式转换是重点,裁剪一个NGram以后,发生变化的值只有只有两部分:
  • 历史词,h_{j\in all h} 固定到h,当前hbackoff值发生了变化。
  • 当前词,w_{i\in V} 固定到w_{i\in V'},所有以当前NGram的h为历史的NGram backoff概率都发生了变化,另外裁剪的NGram概率也发生了变化,裁掉以前直接获取,裁掉以后需要backoff到低阶获取。

示例如下,如果删除NGram 中的3gram:我 爱 你 ,那么整个模型概率发生变化的有:
p(你|我 爱)
bo(我 爱 w),所有以我 爱为历史词的NGram其backoff值都发生了变化。
bo(我 爱),我 爱backoff值也发生了变化。

裁剪流程

  1. 给定一个ppl相对变化的门限threshold
  2. 计算删除单独一条ngram,模型困惑度的相对变化
  3. 挑选出那些低于门限值的ngram,删除,然后重新计算回退权重。
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