資源受限如何提高模型效率？一文梳理NLP高效方法

訓練越來越大的深度學習模式已經成為過去十年的新興趨勢。如下圖所示，模型參數量的不斷增加讓神經網路的表現越來越好，也產生了一些新的研究方向，但模型的問題也越來越多。

首先，這類模型往往有存取限制，沒有開源，或即使開源，仍然需要大量的運算資源來運作。第二，這些網路模型的參數是不能通用的，因此需要大量的資源來進行訓練和推導。第三，模型不能無限擴大，因為參數的規模受到硬體的限制。為了解決這些問題，專注於提高效率的方法正在形成一種新的研究趨勢。

近日，來自希伯來大學、華盛頓大學等多所機構的十幾位研究者共同撰寫了一篇綜述，歸納總結了自然語言處理（NLP）領域的高效方法。

論文網址：https://arxiv.org/pdf/2209.00099.pdf

效率通常是指輸入系統的資源與系統產出之間的關係，一個高效率的系統能在不浪費資源的情況下產生產出。在 NLP 領域，我們認為效率是一個模型的成本與它產生的結果之間的關係。

方程式（1）描述了一個人工智慧模型產生某種結果（R）的訓練成本（Cost）與三個（不完整的）因素成正比：

（1）在單一樣本上執行模型的成本（E）；

（2）訓練資料集的大小（D）；

（3）模型選擇或參數調整所需的訓練運行次數（H）。

然後，可以從多個維度衡量成本 Cost(·) ，如計算、時間或環境成本中的每一個都可以透過多種方式進一步量化。例如，計算成本可以包括浮點運算（FLOPs）的總數或模型參數的數量。由於使用單一的成本指標可能會產生誤導，該研究收集和整理了關於高效 NLP 的多個方面的工作，並討論了哪些方面對哪些用例有益。

該研究旨在對提高NLP 效率的廣泛方法做一個基本介紹，因此該研究按照典型的NLP 模型pipeline（下圖2）來組織這次調查，介紹了使各個階段更有效率的現有方法。

這項工作為NLP 研究人員提供了一個實用的效率指南，主要針對兩類讀者：

（1 ）來自NLP 各個領域的研究人員，幫助他們在資源有限的環境下工作：根據資源的瓶頸，讀者可以直接跳到NLP pipeline 所涵蓋的某個方面。例如，如果主要的限制是推理時間，論文中第 6 章描述了相關的提高效率方法。

（2）對改善 NLP 方法效率現狀感興趣的研究人員。論文可以作為一個切入點，為新的研究方向尋找機會。

下圖 3 概述了本研究歸納整理的高效 NLP 方法。

此外，雖然硬體的選擇對模型的效率有很大的影響，但大多數NLP 研究者並不能直接控制關於硬體的決定，而且大多數硬體優化對於NLP pipeline 中的所有階段都有用。因此，該研究將工作重點放在了演算法上，但在第 7 章中提供了關於硬體優化的簡單介紹。最後，論文進一步討論如何量化效率，在評估過程中應該考慮哪些因素，以及如何決定最適合的模型。

有興趣的讀者可以閱讀論文原文，了解更多研究細節。

以上是資源受限如何提高模型效率？一文梳理NLP高效方法的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！