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13章问题修正

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Chapter13/chapter13.tex

@@ -371,7 +371,7 @@ R(\mathbi{w}) & = & ({\Vert{\mathbi{w}}\Vert}_2)^2 \\
 
 
 \rule{0pt}{15pt} 替换操作 & We are really looking forward to the  {\red vacation} \\
 \rule{0pt}{15pt} 替换操作 & We are really looking forward to the  {\red vacation} \\
 \rule{0pt}{15pt} 插入操作 & We are really looking forward to the holiday {\red tomorrow} \\
 \rule{0pt}{15pt} 插入操作 & We are really looking forward to the holiday {\red tomorrow} \\
-\rule{0pt}{15pt} 删除操作 & We are really looking forward {\red \sout{to}} the holiday \\
+\rule{0pt}{15pt} 删除操作 & We are really looking forward {\red \st{to}} the holiday \\
 \rule{0pt}{15pt} 交换操作 & We are really {\red forward} {\red looking} to the holiday \\
 \rule{0pt}{15pt} 交换操作 & We are really {\red forward} {\red looking} to the holiday \\
 \end{tabular}
 \end{tabular}
 \end{center}
 \end{center}
@@ -417,7 +417,7 @@ Loss_{\textrm{robust}}(\theta_{\textrm{mt}}) &=&  \frac{1}{N}\sum_{(\mathbi{x},\
 \label{eq:13-12}
 \label{eq:13-12}
 \end{eqnarray}
 \end{eqnarray}
 
 
-\parinterval 无论是黑盒方法还是白盒方法，本质上都是通过增加噪声使得模型训练更加健壮。类似的思想在很多机器学习方法中都有体现，比如，最大熵模型中使用高斯噪声就是常用的增加模型健壮性的手段之一\upcite{chen1999gaussian}。从噪声信道模型的角度看（见{\chapterfive}），翻译过程也可以被理解为一种加噪和去噪的过程，不论这种噪声是天然存在于数据中的，还是人为添加的。除了对抗样本训练，机器翻译所使用的降噪自编码方法和基于重构的损失函数（{\color{red} 引用降噪自编码的论文！还有，Neural Machine Translation with Reconstruction}），也都体现了类似的思想。广义上，这些方法也可以被看作是利用“加噪+ 去噪”进行健壮性训练的方法。
+\parinterval 无论是黑盒方法还是白盒方法，本质上都是通过增加噪声使得模型训练更加健壮。类似的思想在很多机器学习方法中都有体现，比如，最大熵模型中使用高斯噪声就是常用的增加模型健壮性的手段之一\upcite{chen1999gaussian}。从噪声信道模型的角度看（见{\chapterfive}），翻译过程也可以被理解为一种加噪和去噪的过程，不论这种噪声是天然存在于数据中的，还是人为添加的。除了对抗样本训练，机器翻译所使用的降噪自编码方法和基于重构的损失函数\upcite{DBLP:conf/icml/VincentLBM08,tu2017neural}，也都体现了类似的思想。广义上，这些方法也可以被看作是利用“加噪+ 去噪”进行健壮性训练的方法。
 
 
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 %    NEW SECTION
 %    NEW SECTION
@@ -546,7 +546,7 @@ Loss_{\textrm{robust}}(\theta_{\textrm{mt}}) &=&  \frac{1}{N}\sum_{(\mathbi{x},\
 
 
 \noindent 公式\eqref{eq:13-15}使用了{\small\bfnew{策略梯度}}\index{策略梯度}（Policy Gradient\index{Policy Gradient}）的手段将$\vartriangle(\hat{\seq{y}},\seq{y}^{[k]})$提到微分操作之外\upcite{DBLP:conf/nips/Kakade01,DBLP:journals/corr/abs-1810-02525}。这样，就无需对$\vartriangle(\hat{\seq{y}},\seq{y}^{[k]})$进行微分，因此最小风险训练允许任意不可微的损失函数，包括BLEU等常用的评价函数。使用公式\eqref{eq:13-15}就可以求出模型参数相对于风险函数的损失，进而进行基于梯度的优化。
 \noindent 公式\eqref{eq:13-15}使用了{\small\bfnew{策略梯度}}\index{策略梯度}（Policy Gradient\index{Policy Gradient}）的手段将$\vartriangle(\hat{\seq{y}},\seq{y}^{[k]})$提到微分操作之外\upcite{DBLP:conf/nips/Kakade01,DBLP:journals/corr/abs-1810-02525}。这样，就无需对$\vartriangle(\hat{\seq{y}},\seq{y}^{[k]})$进行微分，因此最小风险训练允许任意不可微的损失函数，包括BLEU等常用的评价函数。使用公式\eqref{eq:13-15}就可以求出模型参数相对于风险函数的损失，进而进行基于梯度的优化。
 
 
-\parinterval 这里需要注意的是，公式\eqref{eq:13-15}中求期望的过程是无法直接实现的，因为无法遍历所有的译文句子。通常，会使用采样的方法搜集一定数量的译文，来模拟译文空间。例如，可以使用推断系统生成若干译文。同时，为了保证生成的译文之间具有一定的差异性，也可以对推断过程进行一些“干扰”。从实践的角度看，采样方法是影响强化学习系统的重要因素，因此往往需要对不同的任务设计相适应的采样方法。{\red 最简单的方法就是在产生译文的每一个词时候，根据模型产生的下一个词的分布随机选取词当作模型预测，直到选到句子结束符或者达到特定长度的时候停止\upcite{DBLP:conf/emnlp/EdunovOAG18}。其他方法还包括随机束搜索，它把束搜索中选取Top-$k$的操作替换成随机选取$k$个词。这个方法不会采集到重复的样本。还可以使用基于Gumbel-Top-$k$的随机束搜索更好地控制了样本里的噪声\upcite{DBLP:conf/icml/KoolHW19}。}
+\parinterval 这里需要注意的是，公式\eqref{eq:13-15}中求期望的过程是无法直接实现的，因为无法遍历所有的译文句子。通常，会使用采样的方法搜集一定数量的译文，来模拟译文空间。例如，可以使用推断系统生成若干译文。同时，为了保证生成的译文之间具有一定的差异性，也可以对推断过程进行一些“干扰”。从实践的角度看，采样方法是影响强化学习系统的重要因素，因此往往需要对不同的任务设计相适应的采样方法。最简单的方法就是在产生译文的每一个词时候，根据模型产生的下一个词的分布随机选取词当作模型预测，直到选到句子结束符或者达到特定长度的时候停止\upcite{DBLP:conf/emnlp/EdunovOAG18}。其他方法还包括随机束搜索，它把束搜索中选取Top-$k$的操作替换成随机选取$k$个词。这个方法不会采集到重复的样本。还可以使用基于Gumbel-Top-$k$的随机束搜索更好地控制了样本里的噪声\upcite{DBLP:conf/icml/KoolHW19}。
 
 
 \parinterval 相比于极大似然估计，最小风险训练有着以下优点：
 \parinterval 相比于极大似然估计，最小风险训练有着以下优点：
 
 
@@ -629,7 +629,7 @@ Loss_{\textrm{robust}}(\theta_{\textrm{mt}}) &=&  \frac{1}{N}\sum_{(\mathbi{x},\
 
 
 \begin{itemize}
 \begin{itemize}
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-\item {\small\bfnew{多目标学习}}。演员的优化通常会引入额外的极大似然估计目标函数，同时会使用极大似然估计进行预训练。这样会简化训练，因为随机初始化的演员性能很差，很难获得有效的奖励。同时极大似然估计作为一个额外的正则项也可以防止模型{\red 跑偏}，加速收敛。
+\item {\small\bfnew{多目标学习}}。演员的优化通常会引入额外的极大似然估计目标函数，同时会使用极大似然估计进行预训练。这样会简化训练，因为随机初始化的演员性能很差，很难获得有效的奖励。同时极大似然估计也被可以当作一种先验知识，通过正则项的形式约束机器翻译模型的学习，防止模型陷入很差的局部最优，并加速模型收敛。
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 \item {\small\bfnew{优化目标}}。评论家的优化目标是由自身输出所构造的。当模型更新比较快的时候模型的输出变化也会很快，导致构造的优化目标不稳定，影响模型收敛效果。一个解决方案是，在一定更新次数内固定构造优化目标使用的模型，然后再使用比较新的模型来构造后续一定更新次数内的优化目标，如此往复\upcite{DBLP:journals/nature/SilverHMGSDSAPL16}。
 \item {\small\bfnew{优化目标}}。评论家的优化目标是由自身输出所构造的。当模型更新比较快的时候模型的输出变化也会很快，导致构造的优化目标不稳定，影响模型收敛效果。一个解决方案是，在一定更新次数内固定构造优化目标使用的模型，然后再使用比较新的模型来构造后续一定更新次数内的优化目标，如此往复\upcite{DBLP:journals/nature/SilverHMGSDSAPL16}。
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@@ -671,8 +671,7 @@ Loss_{\textrm{robust}}(\theta_{\textrm{mt}}) &=&  \frac{1}{N}\sum_{(\mathbi{x},\
 
 
 \parinterval 这里所说的第二个假设对应了机器学习中的一大类问题\ \dash \ {\small\bfnew{学习难度}}\index{学习难度}（Learning Difficulty）\index{Learning Difficulty}。所谓难度是指：在给定一个模型的情况下，需要花费多少代价对目标任务进行学习。如果目标任务很简单，同时模型与任务很匹配，那学习难度就会降低。如果目标任务很复杂，同时模型与其匹配程度很低，那学习难度就会很大。在自然语言处理任务中，这个问题的一种表现是：在很好的数据中学习的模型的翻译质量可能仍然很差。即使训练数据是完美的，但是模型仍然无法做到完美的学习。这可能是因为建模的不合理，导致模型无法描述目标任务中复杂的规律。在机器翻译中这个问题体现的尤为明显。比如，在机器翻译系统$n$-best结果中挑选最好的译文（称为Oracle）作为训练样本让系统重新学习，系统仍然达不到Oracle的水平。
 \parinterval 这里所说的第二个假设对应了机器学习中的一大类问题\ \dash \ {\small\bfnew{学习难度}}\index{学习难度}（Learning Difficulty）\index{Learning Difficulty}。所谓难度是指：在给定一个模型的情况下，需要花费多少代价对目标任务进行学习。如果目标任务很简单，同时模型与任务很匹配，那学习难度就会降低。如果目标任务很复杂，同时模型与其匹配程度很低，那学习难度就会很大。在自然语言处理任务中，这个问题的一种表现是：在很好的数据中学习的模型的翻译质量可能仍然很差。即使训练数据是完美的，但是模型仍然无法做到完美的学习。这可能是因为建模的不合理，导致模型无法描述目标任务中复杂的规律。在机器翻译中这个问题体现的尤为明显。比如，在机器翻译系统$n$-best结果中挑选最好的译文（称为Oracle）作为训练样本让系统重新学习，系统仍然达不到Oracle的水平。
 
 
-\parinterval 知识蒸馏本身也体现了一种“自学习”的思想。即利用模型（自己）的预测来教模型（自己）。这样既保证了知识可以向更轻量的模型迁移，同时也避免了模型从原始数据中学习难度大的问题。虽然“大”模型的预测中也会有错误，但是这种预测是更符合建模的假设的，因此“小”模型反倒更容易从不完美的信息中学习到更多的知识\footnote[15]{很多时候，“大”模型和“小”模型都是基于同一种架构，因此二者对问题的假设和模型结构都是相似的。}。类似于，刚开始学习围棋的人从职业九段身上可能什么也学不到，但是向一个业余初段的选手学习可能更容易入门。另外，也有研究表明：在机器翻译中，相比于“小”模型，“大”模型更容易进行优化，也更容易找到更好的模型收敛状态（{\color{red} 参考文献：
-Train Large, Then Compress: Rethinking Model Size for Efficient Training and Inference of Transformers}）。因此在需要一个性能优越，存储较小的模型时，也会考虑将大模型压缩得到更轻量模型\upcite{DBLP:journals/corr/abs-2002-11794}。
+\parinterval 知识蒸馏本身也体现了一种“自学习”的思想。即利用模型（自己）的预测来教模型（自己）。这样既保证了知识可以向更轻量的模型迁移，同时也避免了模型从原始数据中学习难度大的问题。虽然“大”模型的预测中也会有错误，但是这种预测是更符合建模的假设的，因此“小”模型反倒更容易从不完美的信息中学习到更多的知识\footnote[15]{很多时候，“大”模型和“小”模型都是基于同一种架构，因此二者对问题的假设和模型结构都是相似的。}。类似于，刚开始学习围棋的人从职业九段身上可能什么也学不到，但是向一个业余初段的选手学习可能更容易入门。另外，也有研究表明：在机器翻译中，相比于“小”模型，“大”模型更容易进行优化，也更容易找到更好的模型收敛状态\upcite{li2020train}。因此在需要一个性能优越，存储较小的模型时，也会考虑将大模型压缩得到更轻量模型\upcite{DBLP:journals/corr/abs-2002-11794}。
 
 
 \parinterval 通常把“大”模型看作是传授知识的“教师”，被称作{\small\bfnew{教师模型}}\index{教师模型}（Teacher Model）\index{Teacher Model}；把“小”模型看作是接收知识的“学生”，被称作{\small\bfnew{学生模型}}\index{学生模型}（Student Model）\index{Student Model}。比如，可以把Transformer-Big看作是教师模型，把Transformer-Base看作是学生模型。
 \parinterval 通常把“大”模型看作是传授知识的“教师”，被称作{\small\bfnew{教师模型}}\index{教师模型}（Teacher Model）\index{Teacher Model}；把“小”模型看作是接收知识的“学生”，被称作{\small\bfnew{学生模型}}\index{学生模型}（Student Model）\index{Student Model}。比如，可以把Transformer-Big看作是教师模型，把Transformer-Base看作是学生模型。
 
 
@@ -924,7 +923,7 @@ L_{\textrm{seq}} = - \textrm{logP}_{\textrm{s}}(\hat{\seq{y}} | \seq{x})
 \item 对抗样本除了用于提高模型的健壮性之外，还有很多其他的应用场景，比如评估模型。通过构建由对抗样本构造的数据集，可以验证模型对于不同类型噪声的健壮性\upcite{DBLP:conf/emnlp/MichelN18}。 但是在生成对抗样本时常常要考虑很多问题，比如扰动是否足够细微\upcite{DBLP:conf/cvpr/Moosavi-Dezfooli16,DBLP:conf/cvpr/NguyenYC15}，在人类难以察觉的同时做到欺骗模型的目的；对抗样本在不同的模型结构或数据集上是否具有足够的泛化能力\upcite{DBLP:conf/iclr/LiuCLS17,DBLP:journals/tnn/YuanHZL19}；生成的方法是否足够高效等等\upcite{DBLP:conf/emnlp/JiaL17,DBLP:conf/infocom/YuanHL020}。
 \item 对抗样本除了用于提高模型的健壮性之外，还有很多其他的应用场景，比如评估模型。通过构建由对抗样本构造的数据集，可以验证模型对于不同类型噪声的健壮性\upcite{DBLP:conf/emnlp/MichelN18}。 但是在生成对抗样本时常常要考虑很多问题，比如扰动是否足够细微\upcite{DBLP:conf/cvpr/Moosavi-Dezfooli16,DBLP:conf/cvpr/NguyenYC15}，在人类难以察觉的同时做到欺骗模型的目的；对抗样本在不同的模型结构或数据集上是否具有足够的泛化能力\upcite{DBLP:conf/iclr/LiuCLS17,DBLP:journals/tnn/YuanHZL19}；生成的方法是否足够高效等等\upcite{DBLP:conf/emnlp/JiaL17,DBLP:conf/infocom/YuanHL020}。
 
 
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-\item 此外，在机器翻译中，强化学习的应用也有很多，比如，MIXER算法用混合策略梯度和极大似然估计的目标函数来更新模型\upcite{Ranzato2016SequenceLT}，DAgger\upcite{DBLP:journals/jmlr/RossGB11}以及DAD\upcite{DBLP:conf/aaai/VenkatramanHB15}等算法在训练过程之中逐渐让模型适应推断阶段的模式。此外，强化学习的效果目前还相当不稳定，研究人员提出了大量的方法来进行改善，比如降低方差（{\color{red} 降低谁的方差？}）\upcite{DBLP:conf/iclr/BahdanauBXGLPCB17,DBLP:conf/emnlp/NguyenDB17}、使用单语语料\upcite{Sennrich2016ImprovingNM,DBLP:conf/emnlp/WuTQLL18}等等。
+\item 此外，在机器翻译中，强化学习的应用也有很多，比如，MIXER算法用混合策略梯度和极大似然估计的目标函数来更新模型\upcite{Ranzato2016SequenceLT}，DAgger\upcite{DBLP:journals/jmlr/RossGB11}以及DAD\upcite{DBLP:conf/aaai/VenkatramanHB15}等算法在训练过程之中逐渐让模型适应推断阶段的模式。此外，强化学习的效果目前还相当不稳定，研究人员提出了大量的方法来进行改善，比如降对动作价值函数$\funp{Q}$的估计的方差\upcite{DBLP:conf/iclr/BahdanauBXGLPCB17,DBLP:conf/emnlp/NguyenDB17}、使用单语语料\upcite{Sennrich2016ImprovingNM,DBLP:conf/emnlp/WuTQLL18}等等。
 
 
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 \item 从广义上说，大多数课程学习方法都是遵循由易到难的原则，然而在实践过程中人们逐渐赋予了课程学习更多的内涵，课程学习的含义早已超越了最原始的定义。一方面，课程学习可以与许多任务相结合，此时，评估准则并不一定总是样本的困难度，这取决于具体的任务。或者说，我们更关心的是样本带给模型的“价值”，而非简单的难易标准。另一方面，在一些任务或数据中，由易到难并不总是有效，有时困难优先反而会取得更好的效果\upcite{DBLP:conf/medprai/SurendranathJ18,zhang2018empirical}。实际上这和我们的直觉不太符合，一种合理的解释是课程学习更适合标签噪声、离群值较多或者是目标任务困难的场景，能提高模型的健壮性和收敛速度，而困难优先的策略则更适合数据集干净的场景\upcite{DBLP:conf/nips/ChangLM17}。
 \item 从广义上说，大多数课程学习方法都是遵循由易到难的原则，然而在实践过程中人们逐渐赋予了课程学习更多的内涵，课程学习的含义早已超越了最原始的定义。一方面，课程学习可以与许多任务相结合，此时，评估准则并不一定总是样本的困难度，这取决于具体的任务。或者说，我们更关心的是样本带给模型的“价值”，而非简单的难易标准。另一方面，在一些任务或数据中，由易到难并不总是有效，有时困难优先反而会取得更好的效果\upcite{DBLP:conf/medprai/SurendranathJ18,zhang2018empirical}。实际上这和我们的直觉不太符合，一种合理的解释是课程学习更适合标签噪声、离群值较多或者是目标任务困难的场景，能提高模型的健壮性和收敛速度，而困难优先的策略则更适合数据集干净的场景\upcite{DBLP:conf/nips/ChangLM17}。

bibliography.bib

@@ -9331,6 +9331,20 @@ author    = {Zhuang Liu and
   publisher = {Conference on Empirical Methods in Natural Language Processing},
   publisher = {Conference on Empirical Methods in Natural Language Processing},
   year      = {2016}
   year      = {2016}
 }
 }
+@inproceedings{tu2017neural,
+  title={Neural machine translation with reconstruction},
+  author={Tu, Zhaopeng and Liu, Yang and Shang, Lifeng and Liu, Xiaohua and Li, Hang},
+  publisher={AAAI Conference on Artificial Intelligence},
+  volume={31},
+  number={1},
+  year={2017}
+}
+@inproceedings{li2020train,
+  title={Train large, then compress: Rethinking model size for efficient training and inference of transformers},
+  author={Li, Zhuohan and Wallace, Eric and Shen, Sheng and Lin, Kevin and Keutzer, Kurt and Klein, Dan and Gonzalez, Joseph E},
+  publisher={arXiv preprint arXiv:2002.11794},
+  year={2020}
+}
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