展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 业界资讯 > 小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

近日,来自小红书搜索算法团队的论文《GenerativeDenseRetrieval:MemoryCanBeaBurden》被自然语言处理领域国际会议EACL2024接收为Oral,接受率为11.32%(144/1271)。他们在论文中提出了一种新颖的信息检索范式——生成式密集检索(GenerativeDenseRetrieval,GDR)。该范式能够很好地解决传统生成式检索(GenerativeRetrieval,GR)在处理大规模数据集时所面临的挑战。它是从记忆机制得到的灵感。在过往的实践中,GR凭借

本文目录

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    近日,来自小红书搜索算法团队的论文《Generative Dense Retrieval: Memory Can Be a Burden》被自然语言处理领域国际会议 EACL 2024 接收为 Oral,接受率为 11.32%(144/1271)。

    他们在论文中提出了一种新颖的信息检索范式——生成式密集检索(Generative Dense Retrieval,GDR)。该范式能够很好地解决传统生成式检索(Generative Retrieval,GR)在处理大规模数据集时所面临的挑战。它是从记忆机制得到的灵感。

    在过往的实践中,GR凭借其独特的记忆机制,实现了查询与文档库间的深度交互。然而,这种依赖于语言模型自回归编码的方法,在处理大规模数据时存在着明显的局限性,包括细粒度文档特征模糊、文档库规模受限、索引更新困难等。

    小红书提出的 GDR 采用由粗到细的两阶段检索思想,首先利用语言模型有限的记忆容量,实现查询到文档将的映射,然后通过向量匹配机制完成文档将到文档的精细映射。GDR 通过引入密集集检索的向量匹配机制,有效缓解了 GR 的固有弊端。

    此外,团队还设计了「记忆友好的文档簇标识符构建策略」与「文档簇自适应的负采样策略」,分别提升了两阶段的检索性能。在 Natural Questions 数据集的多个设定下,GDR 不仅展现了 SOTA 的 Recall@k 表现,更在保留深度交互优势的同时实现了良好的可扩展性,为信息检索的未来研究开辟了新的可能性。

    1.背景

    文本搜索工具具有重要的研究与应用价值。传统搜索范式,如基于字词匹配度的稀疏检索(sparse retrieval, SR)和基于语义向量匹配度的密集检索(dense retrieval, DR),虽然各有千秋,但随着预训练语言模型的兴起,基于此的生成式检索范式开始崭露头角。 生成式检索范式的开端主要基于查询和候选文档之间的语义匹配度。通过将查询和文档映射到同一语义空间,将候选文档的检索问题转化为向量匹配度的密集检索。这种开创式的检索范式利用了预训练语言模型的优势,为文本搜索领域带来了新的机遇。 然而,生成式检索范式仍面临挑战。一方面,现有的预训

    在训练过程中,模型以给定查询作为上下文,自回归地生成相关文档的标识符。这一过程实现了模型对于候选语料库的记忆。查询进入模型后与模型参数交互并自回归解码,隐式地产生了查询与候选语料库的深度交互,而这种深度交互正是 SR 和 DR 所缺少的。因此,当模型能够准确记忆候选文档时,GR 能够表现出优异的检索性能。

    尽管GR的记忆机制并非无懈可击。我们通过经典DR模型(AR2)与GR模型(NCI)之间的对比实验,证实了记忆机制至少会带来三大挑战:

    1)细粒度文档特征模糊:

    我们分别计算了 NCI 和 AR2 在由粗到细解码文档标识符的每一位时发生错误的概率。对于 AR2,我们通过向量匹配找到给定查询最相关的文档对应的标识符,再统计标识符的首次出错步数,得到 AR2 对应的分步解码错误率。如表1所示,NCI 在解码的前半段中表现良好,而后半段中错误率较高,AR2 与之相反。这说明 NCI 通过整体记忆库,能较好地完成查找到候选文档语义空间的粗粒度映射。但是由于训练过程中的选择特征是由查找来决定的,因此其细粒度映射难以被准确记忆,故而在细粒度映射时表现不佳。

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    2)文档库规模受限:

    如表 2 所示,我们分别以 334K 的候选文档库大小(第一行)和 1M 的候选文档大小(第二行)训练了 NCI 模型并以 R@k 指标进行测试。结果表明 NCI 在 R@100 上下降了 11 point,对比之下 AR2 只下降了 2.8 point。为了探究候选文档库规模扩大使 NCI 性能显著下降的原因,我们进一步测试了在 1M 文档库上训练的 NCI 模型在以 334K 为候选文档库时的测试结果(第三行)。与第一行相比,NCI 记忆更多文档的负担导致了其召回性能的显著下降,这说明模型有限的记忆容量限制了其记忆大规模的候选文档库。

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral


    3)索引更新困难:

    当新文档需要加入候选库时,需要更新文档标识符,并且需要重新训练模型以重新记忆所有文档。否则,过时的映射关系(查询到文档标识符和文档标识符到文档)将显著降低检索性能。

    上述问题阻碍了 GR 在真实场景下的应用。为此,我们在分析后认为 DR 的匹配机制与记忆机制有着互补的关系,因此考虑将其引入 GR,在保留记忆机制的同时抑制其带来的弊端。我们提出了生成式密集检索新范式(Generative Dense Retrieval,GDR):

    • 我们整体设计了由粗到细的两阶段检索框架,利用记忆机制实现簇间匹配(查询到文档簇的映射),通过向量匹配机制完成簇内匹配(文档簇到文档的映射)。
    • 为了协助模型记忆候选文档库,我们构建了记忆友好的文档簇标识符构建策略,以模型记忆容量为基准控制文档簇的划分粒度,增益簇间匹配效果。
    • 在训练阶段,我们依据两阶段检索的特点提出文档簇自适应的负采样策略,增强簇内负样本的权重,增益簇内匹配效果。

    2.1 基于记忆机制的簇间匹配

    以查询作为输入,我们利用语言模型记忆候选文档库,并自回归生成 k 个相关文档簇(CID),完成如下映射:

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    在这一过程中,CID 的生成概率为:

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    其中 

     是编码器产生的所有查询嵌入,

     是编码器产生的一维查询表征。该概率同时作为簇间匹配分数被存储,参与后续运算。基于此,我们采用标准交叉熵损失训练模型:

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    2.2 基于向量匹配机制的簇内匹配

    我们进一步从候选文档簇内检索候选文档,完成簇内匹配:

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    我们引入一个文档编码器提取候选文档的表征,这一过程会离线完成。以此为基础,计算簇内文档与查询间的相似度,作为簇内匹配分数:

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    在这一过程中,NLL loss 被用来训练模型:

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    最后,我们计算文档的簇间匹配分数与簇内匹配分数的加权值并进行排序,选出其中的 Top K 作为检索出的相关文档:

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    其中 beta 在我们的实验中设定为 1。

    2.3 记忆友好的文档簇标识符构建策略

    为了充分利用模型有限的记忆容量实现查询与候选文档库之间的深度交互,我们提出记忆友好的文档簇标识符构建策略。该策略首先以模型记忆容量为基准,计算簇内文档数上限:

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    在此基础上,进一步通过 K-means 算法构建文档簇标识符,保障模型的记忆负担不超过其记忆容量:

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    2.4 文档簇自适应的负采样策略

    GDR 两阶段的检索框架决定了在簇内匹配过程中簇内的负样本所占比重更大。为此,我们在第二阶段训练过程中以文档簇划分为基准,显式增强了簇内负样本的权重,从而获得更好的簇内匹配效果:

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral



    3.实验

    实验中使用的数据集为 Natural Questions (NQ),它包含 58K 个训练对(查询和相关文档)以及 6K 个验证对,伴随着 21M 个候选文档库。每个查询多个相关文档,这对模型的召回性能提出了更高的要求。为了评估 GDR 在不同规模文档库上的性能,我们构建了 NQ334K、NQ1M、NQ2M 和 NQ4M 等不同设置,通过向 NQ334K 添加来自完整 21M 语料库的其余段落来实现。GDR 在每个数据集上分别生成 CIDs,以防止更大候选文档库的语义信息泄露到较小的语料库中。我们采用 BM25(Anserini 实现)作为 SR 基线,DPR 和 AR2 作为 DR 基线,NCI 作为 GR 的基线。评价指标包括 R@k 和 Acc@k。

    3.1 主实验结果

    在 NQ 数据集上,GDR 在 R@k 指标上平均提高了 3.0,而在 Acc@k 指标上排名第二。这表明 GDR 通过粗到细的检索过程,最大化了记忆机制在深度交互和匹配机制在细粒度特征辨别中的优势。

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    3.2 扩展到更大的语料库

    我们注意到当候选语料库扩展到更大的规模时,SR 和 DR 的 R@100 下降率保持在 4.06% 以下,而 GR 在所有三个扩展方向上的下降率超过了 15.25%。相比之下,GDR 通过将记忆内容集中在固定体量的语料库粗粒度特征上,实现了平均 3.50% 的 R@100 下降率,与 SR 和 DR 相近。

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral


    3.3 消融实验

    表 3 中 GDR-bert 与 GDR-ours 分别代表了传统和我们的 CID 构建策略下对应的模型表现,实验证明使用记忆友好的文档簇标识符构建策略,可以显著减轻记忆负担,从而带来更好的检索性能。此外,表 4 表明 GDR 训练时采用的文档簇自适应的负采样策略,通过提供更多的文档簇内辨别信号,增强了细粒度匹配能力。

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral


    3.4 新文档加入

    当有新文档加入候选文档库时,GDR 将新文档加入距离最近的文档簇聚类中心,并赋予相应标识符,同时通过文档编码器提取向量表征更新向量索引,从而完成对新文档的快速扩展。如表 6 所示,在添加新文档到候选语料库的设定下,NCI 的 R@100 下降了 18.3 个百分点,而 GDR 的性能仅下降了 1.9 个百分点。这表明 GDR 通过引入匹配机制缓解记忆机制的难以扩展性,在无需重新训练模型的情况下保持了良好的召回效果。

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral


    3.5 局限性

    受限于语言模型自回归生成的特点,尽管 GDR 在第二阶段引入了向量匹配机制,相比于 GR 实现了显著的检索效率提升,但相比于 DR 与 SR 仍有较大的提升空间。我们期待未来有更多的研究帮助缓解记忆机制引入检索框架时带来的时延问题。

    小红书从记忆机制解读信息检索,提出新范式获得 EACL Oral

    4.结语

    本项研究中,我们深入探讨了记忆机制在信息检索中的双刃剑效应:一方面这一机制实现了查询与候选文档库的深度交互,弥补了密集检索的不足;另一方面模型有限的记忆容量与更新索引的复杂性,它在面对大规模和动态变化候选文档库时显得捉襟见肘。为了解决这一难题,我们创新性地将记忆机制与向量匹配机制进行层次化结合,实现两者扬长避短、相得益彰的效果。

    我们提出了一个全新的文本检索范式,生成式密集检索(GDR)。GDR 该范式对于给定查询进行由粗到细的两阶段检索,先由记忆机制自回归地生成文档簇标识符实现查询到文档簇的映射,再由向量匹配机制计算查询与文档间相似度完成文档簇到文档的映射。

    记忆友好的文档簇标识符构建策略保障了模型的记忆负担不超过其记忆容量,增益簇间匹配效果。文档簇自适应的负采样策略增强了区分簇内负样本的训练信号,增益簇内匹配效果。大量实验证明,GDR 在大规模候选文档库上能够取得优异的检索性能,同时能够高效应对文档库更新。

    作为一次对传统检索方法进行优势整合的成功尝试,生成式密集检索范式具有召回性能好、可扩展性强、在海量候选文档库场景下表现稳健等优点。随着大语言模型在理解与生成能力上的不断进步,生成式密集检索的性能也将进一步提升,为信息检索开辟更加广阔的天地。

    论文地址:https://arxiv.org/abs/2401.10487

    5.作者简介

    • 袁沛文
      现博士就读于北京理工大学,小红书社区搜索组实习生,在 NeurIPS、ICLR、AAAI 、EACL 等发表多篇一作论文。主要研究方向为大语言模型推理与评测、信息检索。
    • 王星霖
      现博士就读于北京理工大学,小红书社区搜索组实习生,在 EACL、NeurIPS、ICLR 等发表数篇论文,在国际对话技术挑战赛 DSTC11 上获得测评赛道第二名。主要研究方向为大语言模型推理与测评、信息检索。
    • 冯少雄
      负责小红书社区搜索向量召回。博士毕业于北京理工大学,在 ICLR、AAAI、ACL、EMNLP、NAACL、EACL、KBS 等机器学习、自然语言处理领域顶级会议/期刊上发表数篇论文。主要研究方向为大语言模型测评推理蒸馏、生成式检索、开放域对话生成等。
    • 道玄
      小红书交易搜索团队负责人。博士毕业于浙江大学,在 NeurIPS、ICML 等机器学习领域顶级会议上发表数篇一作论文,长期作为多个顶级会议/期刊审稿人。主要业务覆盖内容搜索、电商搜索、直播搜索等。
    • 曾书
      硕士毕业于清华大学电子系,在互联网领域从事自然语言处理、推荐、搜索等相关方向的算法工作,目前在小红书社区搜索负责召回和垂类搜索等技术方向。
    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    业界资讯
    上一篇: word2010里选择格式相似的文本的操作步骤
    下一篇: 腾讯会议美颜开启方法
    相关文章 更多
    精品专题 更多
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    IOS软件

    正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

    AI

    正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

    Mac软件 更多
    Postman macOS版
    Postman macOS版

    Postman是一套面向API全生命周期的开发与测试平台,可在Mac上发送和调试多种协议请求,管理集合、环境及认证信息,并完成脚本测试、模拟服务、监控、文档发布和团队协作。它适合开发、测试及运维人员使用,提供个人免费方案。

    Docker Desktop macOS版
    Docker Desktop macOS版

    Docker Desktop 是 Docker 官方为 Mac 提供的容器开发环境,集成 Docker Engine、命令行工具、Compose、Build、Kubernetes 与图形化管理界面。

    Android Studio macOS版
    Android Studio macOS版

    Android Studio 是 Google 面向安卓应用开发提供的官方集成开发环境,基于 IntelliJ IDEA 构建。它整合智能代码编辑、Gradle 构建、界面预览、设备模拟、性能分析、调试测试及 APK 分析等工具。

    Xcode macOS版
    Xcode macOS版

    Xcode 是苹果面向 Mac 提供的官方集成开发环境,将代码编辑、项目构建、SwiftUI 实时预览、设备模拟、自动化测试、断点调试、性能分析和应用分发整合在同一套工作流中,适合开发与维护 iPhone、iPad、Mac、Apple Wa

    JetBrains WebStorm macOS版
    JetBrains WebStorm macOS版

    JetBrains WebStorm 是面向 JavaScript、TypeScript 和现代 Web 技术的专业集成开发环境,可智能理解项目结构,提供代码补全、重构、错误检查、运行调试、测试及 Git 工具。

    PhpStorm macOS版
    PhpStorm macOS版

    PhpStorm 是 JetBrains 推出的专业 PHP 集成开发环境,可在 Mac 上完成代码编写、智能检查、重构、调试、测试和数据库管理。它支持主流 PHP 框架、Composer、Git、Docker 与远程解释器。

    JetBrains PyCharm macOS版
    JetBrains PyCharm macOS版

    JetBrains PyCharm 是面向 Python 开发者的集成开发环境,提供智能补全、代码检查、重构、调试、测试、版本控制及虚拟环境管理功能。Mac 版兼容 Intel 与 Apple 芯片,核心功能可免费使用。

    JetBrains IntelliJ IDEA macOS版
    JetBrains IntelliJ IDEA macOS版

    IntelliJ IDEA 是 JetBrains 推出的专业集成开发环境,重点服务于 Java、Kotlin 与 JVM 项目开发。软件集成代码补全、静态检查、重构、调试、测试、版本控制及构建工具,并可借助插件扩展语言和框架支持。

    Visual Studio Code macOS版
    Visual Studio Code macOS版

    Visual Studio Code 是微软提供的免费代码编辑器,支持 macOS,并为 Intel 与 Apple 芯片 Mac 提供适配版本。软件集代码编辑、调试、Git 源代码管理、集成终端和扩展市场于一体。

    REAPER macOS版
    REAPER macOS版

    REAPER是Cockos开发的数字音频工作站,提供多轨音频与MIDI录制、剪辑、处理、混音和母带制作工具。Mac版兼容Intel与Apple芯片,支持AU、VST、VST3、CLAP等插件格式,并提供高度可定制的工作流程。

    Adobe Audition macOS版
    Adobe Audition macOS版

    Adobe Audition 是面向播客、影视后期、音乐制作及内容创作者的专业音频工作站,提供波形精修、多轨录制与混音、频谱编辑、降噪修复、响度匹配和效果处理工具,并可与 Adobe Premiere 协同完成视频声音制作。

    Pro Tools macOS版
    Pro Tools macOS版

    Pro Tools 是 Avid 推出的专业数字音频工作站,覆盖多轨录音、无损剪辑、MIDI 编曲、插件处理、自动化混音及声音与画面同步等工作。它拥有 Intro、Artist、Studio 和 Ultimate 等方案。

    WINDOWS 更多
    PixPix 网页版
    PixPix 网页版

    PixPix 是面向品牌、卖家和内容团队的在线 AI 图片视频创作平台,提供图视频 Agent、无限画布、图片生成、视频生成、自然语言编辑及商品套图、产品精修和带货视频等电商工具。

    Postman Windows版
    Postman Windows版

    Postman 是面向 API 全生命周期的开发与协作平台。Windows 桌面版可用于构建和发送 HTTP、GraphQL、gRPC、WebSocket、MQTT 等请求,并提供环境变量、集合、脚本测试、模拟服务、监控、文档及团队工作区等

    Docker Desktop Windows版
    Docker Desktop Windows版

    Docker Desktop 为 Windows 开发者提供集成式容器环境,内置 Docker Engine、命令行工具、Compose、Build 与 Kubernetes 等组件,可在本机完成镜像构建、容器运行、日志查看和资源管理。

    Android Studio Windows版
    Android Studio Windows版

    Android Studio 是 Google 面向 Android 应用开发提供的官方集成开发环境,以 IntelliJ IDEA 为基础,集成智能代码编辑、Gradle 构建、设备模拟、界面预览、调试测试及性能分析工具,

    JetBrains WebStorm Windows版
    JetBrains WebStorm Windows版

    WebStorm 是 JetBrains 面向 JavaScript、TypeScript 和现代 Web 技术打造的集成开发环境。它提供项目级代码分析、智能补全、安全重构、导航搜索,并集成调试、测试、终端、Git 与常用前端工具,

    JetBrains PhpStorm Windows版
    JetBrains PhpStorm Windows版

    PhpStorm 是 JetBrains 面向 PHP 与现代 Web 开发打造的专业集成开发环境,提供代码补全、静态检查、重构、调试、测试、数据库、版本控制及前端语言支持。Windows 用户可直接下载安装程序,

    JetBrains PyCharm Windows版
    JetBrains PyCharm Windows版

    PyCharm 是 JetBrains 推出的 Python 集成开发环境,提供智能代码补全、错误检查、重构、调试、测试、Git、终端及 Jupyter Notebook 支持。统一版安装后可体验 30 天 Pro 功能,

    JetBrains IntelliJ IDEA Windows版
    JetBrains IntelliJ IDEA Windows版

    JetBrains IntelliJ IDEA 是以 Java、Kotlin 和 JVM 项目为核心的专业集成开发环境,提供智能补全、代码检查、安全重构、调试、测试、版本控制及构建工具集成。统一发行版的核心功能可免费用于商业和非商业项目,

    Visual Studio Code Windows版
    Visual Studio Code Windows版

    Visual Studio Code 是微软推出的免费代码编辑器,Windows 版集成智能补全、代码导航、调试、终端和版本控制,并可通过扩展添加语言、格式化及远程开发能力。它启动较快、配置灵活,

    REAPER Windows版
    REAPER Windows版

    REAPER 是 Cockos 推出的数字音频工作站,适用于录音、MIDI 编曲、音频编辑、混音、母带制作及声音设计。软件安装包小巧,支持多轨录制、灵活路由、自动化、第三方插件和脚本扩展,并提供完整功能的 60 天免费评估期。

    Adobe Audition Windows版
    Adobe Audition Windows版

    Adobe Audition 是面向播客、影视后期、广播与音乐制作的专业音频工作站,提供波形编辑、多轨混音、频谱分析、录音、降噪修复和效果处理等功能。Windows 版通过 Adobe Creative Cloud 安装和管理,

    Pro Tools Windows版
    Pro Tools Windows版

    Pro Tools 是 Avid 推出的专业数字音频工作站,提供多轨录音、音频剪辑、MIDI编曲、插件处理、自动化混音及影视声音制作能力。它适合音乐人、录音师、制作人和音频后期团队使用,并提供免费入门版、订阅方案及永久授权选择。