辨識「ChatGPT造假」，效果超越OpenAI：北大、華為的AI生成檢測器來了

隨著生成式大模型的不斷進步，它們所產生的語料正逐步逼近人類。雖然大模型正在解放無數文書的雙手，它以假亂真的強勁能力也為一些不法分子所利用，造成了一系列社會問題：

#來自北大、華為的研究者提出了一種識別各式AI 生成語料的可靠文字偵測器。根據長短文本的不同特性，提出了一種基於 PU 學習的多尺度 AI 生成文字偵測器訓練方法。透過偵測器訓練流程的改進，在同等條件下能取得在長、短 ChatGPT 語料上偵測能力的可觀提升，解決了目前偵測器對於短文字辨識精度低的痛點。

• 論文網址：https://arxiv.org/abs/2305.18149
• 程式碼位址(MindSpore)：https://github.com/mindspore-lab/mindone/tree/master/examples/detect_chatgpt
• #程式碼位址(PyTorch) ：https://github.com/YuchuanTian/AIGC_text_detector

引言

#隨著大語言模型的生成效果越發逼真，各行各業迫切需要一款可靠的AI 生成文字偵測器。然而，不同行業對檢測語料的要求不同，例如在學術界，普遍需要對大段完整的學術文本進行檢測；在社交平台上，需要對相對簡短而較為支離破碎的假消息進行檢測。然而，既有檢測器往往無法兼顧各式需求。例如，主流的一些 AI 文字偵測器對較短的語料預測能力普遍較差。

對於不同長度語料的不同檢測效果，作者觀察到較短的AI 生成文本可能存在著一部分歸屬上的「不確定性」；或者更直白地說，由於有些AI 生成短句同時也常被人類使用，因而很難界定AI 產生的短文本是否來自於人或AI。這裡列舉了幾個人和AI 分別對同一問題做出回答的例子：

#由這些例子可見，很難對AI 產生的簡短回答進行辨識：這類語料與人的區別過小，很難嚴格判斷其真實屬性。因此，將短文本簡單標註為人類 / AI 並按照傳統的二分類問題進行文本檢測是不合適的。

針對這個問題，本研究將人類/ AI 的二分類檢測部分轉化為了一個部分PU（Positive-Unlabeled）學習問題，即在較短的句子中，人的語言為正類（Positive），機器語言為無標記類別（Unlabeled），以此對訓練的損失函數進行了改進。此改進可觀提升了偵測器在各式語料上的分類效果。

演算法細節

在傳統的 PU 學習設定下，一個二分類模型只能根據正訓練樣本和無標記訓練樣本進行學習。一個常用的 PU 學習方法是透過制定 PU loss 來估計負樣本對應的二分類損失：

其中，表示正樣本與正標籤計算的二分類損失；表示將無標記樣本全部假定為負標籤計算的二分類損失；表示將正樣本假定為負標籤計算的二分類損失；表示的是先驗正樣本機率，即正樣本在全部PU 樣本中的預估佔比。在傳統的 PU 學習中，通常會將先驗設定為一個固定的超參數。然而在文字偵測的場景中，偵測器需要處理各式長度不同的文字；而對於不同長度的文字而言，其正樣本在所有和該樣本相同長度的PU 樣本中的預估佔比也是不同的。因此，本研究對 PU Loss 進行了改進，提出了長度敏感的多尺度 PU（MPU）loss 損失函數。

具體地，本研究提出了一個抽象的循環模型對較短文本檢測進行建模。傳統的 NLP 模型在處理序列時，通常是馬可夫鏈的結構，如 RNN、LSTM 等。這類循環模型的這個過程通常可以理解為一個逐漸迭代的過程，即每個 token 輸出的預測，都是由上一個 token 及之前序列的預測結果和該 token 的預測結果經過變換、融合得到的。即以下過程：

為了根據這個抽象的模型進行先驗機率的估計，需要假定該模型的輸出為某個句子為正類別（Positive）的置信度，即判定為人說出的樣本的機率。假設每個 token 的貢獻大小為句子 token 長度的反比，是非正（Positive）即無標記（Unlabeled）的，且為無標記的機率遠大於為正的機率。因為隨著大模型的詞彙量逐漸逼近人類，絕大部分詞彙會同時出現在 AI 和人類語料中。根據這個簡化後的模型和設定好的正 token 機率，透過求出不同輸入情況下模型輸出置信度的總期望，來得到最終的先驗估計。

透過理論推導與實驗，估計得到先驗機率隨著文本長度的上升而上升，最終逐漸穩定。這種現像也符合預期，因為隨著文字變長，偵測器可以捕捉的資訊更多，文字的「來源不確定性」也逐漸減弱：

##之後，對於每個正樣本，根據其樣本長度得到的獨特先驗對PU loss 進行計算。最後，由於較短文本僅有部分「不確定性」（即較短文本也會含有一些人或AI 的文本特徵），可以對二分類loss 和MPU loss 進行加權相加，作為最終的最佳化目標：

此外需要注意的是，MPU loss 適配的是長度較為多樣的訓練語料。倘若既有的訓練資料單質化明顯，大部分語料為大段冗長的文本，則無法全面發揮 MPU 方法的功效。為了使得訓練語料的長度更多樣化，本研究也引入了一個在句子層面進行多尺度化的模組。此模組隨機遮蓋訓練語料中的部分句子，並對餘下句子在保留原有順序的前提下進行重組。經過訓練語料的多尺度化操作，訓練文本得到了長度上的極大豐富，從而充分利用了 PU 學習進行 AI 文字偵測器訓練。

實驗結果

如上表所示，作者先在較短的AI 產生語料資料集Tweep-Fake 上檢驗MPU loss 的效果。此資料集中的語料均為推特上較為短小的語段。作者又在傳統的語言模型微調基礎上將傳統二分類 loss 替換為含有 MPU loss 的最佳化目標。改進之後的語言模型偵測器效果較為突出，超過了其它基線演算法。

作者又對chatGPT 生成文字進行了偵測，經過傳統微調得到的語言模型偵測器在短句上表現較差；經過MPU 方式在同等條件下訓練得到的檢測器在短句上表現良好，且同時能夠在完整語料上取得可觀的效果提升，F1-score 提升了1%，超越了OpenAI 和DetectGPT 等SOTA 演算法。

如上表所示，作者在消融實驗中觀察了每個部分所帶來的效果增益。 MPU loss 加強了長、短語料的分類效果。

作者也比較了傳統 PU 和 Multiscale PU（MPU）。由上表可見 MPU 效果更勝一籌，能更適配 AI 多尺度文字偵測的任務。

總結

作者透過提出基於多尺度PU 學習的方案，解決了文字偵測器對於短句辨識的難題，隨著未來AIGC 產生模型的氾濫，對於這類內容的檢測將會越來越重要。這項研究在 AI 文字偵測的問題上邁出了堅實的一步，希望未來會有更多類似的研究，把 AIGC 內容進行更好的管控，防止 AI 生成內容的濫用。

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