对于自然语言处理系统，两种证据支持在大型未解除的基层上的神经语言模型中使用文本表示：在应用程序启发基准上的表现（Peters等，2018年，除其他外）以及出现的出现这些陈述中的句法抽象（Tenney等，2019年，尤其）。另一方面，缺乏接地的监督呼吁质疑这些表现如何捕获意义（Bender和Koller，2020）。我们对最近的语言模型应用小说探针 - 特别关注由语义依赖性运作的谓词参数结构（Ivanova等，2012） - 并发现，与语法不同，语义不是通过今天的预磨款模型带到表面上。然后，我们使用卷积图编码器将语义解析明确地将语义解析结合到特定于任务的FineTuning中，为胶水基准测试中的自然语言理解（NLU）任务产生益处。这种方法展示了通用（而不是任务特定的）语言监督的潜力，以上和超越传统的预威胁和芬特。有几个诊断有助于本地化我们方法的好处。

Contextualized representation models such as ELMo (Peters et al., 2018a) and BERT (Devlin et al., 2018) have recently achieved state-of-the-art results on a diverse array of downstream NLP tasks. Building on recent token-level probing work, we introduce a novel edge probing task design and construct a broad suite of sub-sentence tasks derived from the traditional structured NLP pipeline. We probe word-level contextual representations from four recent models and investigate how they encode sentence structure across a range of syntactic, semantic, local, and long-range phenomena. We find that existing models trained on language modeling and translation produce strong representations for syntactic phenomena, but only offer comparably small improvements on semantic tasks over a non-contextual baseline.

Transformer-based models have pushed state of the art in many areas of NLP, but our understanding of what is behind their success is still limited. This paper is the first survey of over 150 studies of the popular BERT model. We review the current state of knowledge about how BERT works, what kind of information it learns and how it is represented, common modifications to its training objectives and architecture, the overparameterization issue and approaches to compression. We then outline directions for future research.

Contextual word representations derived from large-scale neural language models are successful across a diverse set of NLP tasks, suggesting that they encode useful and transferable features of language. To shed light on the linguistic knowledge they capture, we study the representations produced by several recent pretrained contextualizers (variants of ELMo, the OpenAI transformer language model, and BERT) with a suite of seventeen diverse probing tasks. We find that linear models trained on top of frozen contextual representations are competitive with state-of-the-art task-specific models in many cases, but fail on tasks requiring fine-grained linguistic knowledge (e.g., conjunct identification). To investigate the transferability of contextual word representations, we quantify differences in the transferability of individual layers within contextualizers, especially between recurrent neural networks (RNNs) and transformers. For instance, higher layers of RNNs are more taskspecific, while transformer layers do not exhibit the same monotonic trend. In addition, to better understand what makes contextual word representations transferable, we compare language model pretraining with eleven supervised pretraining tasks. For any given task, pretraining on a closely related task yields better performance than language model pretraining (which is better on average) when the pretraining dataset is fixed. However, language model pretraining on more data gives the best results.

我们研究了原则上的程度，原则上，语言图表表示可以补充和改进神经语言建模。通过一个由7种不同的形式主义之一的预磨削变压器和地面真相图组成的集合设置，我们发现，总体而言，语义构成结构对语言建模性能最有用 - 超越句法选区结构以及句法和语义依赖结构。此外，效果取决于语音级别的级别大大变化。总而言之，我们的调查结果指出了神经象征性语言建模的有希望的趋势，并邀请未来的研究量化不同形式主义所制作的设计选择。

预先接受训练的语言模型的进展导致了对自然语言理解的下游任务的令人印象深刻的结果。探索预先训练的语言模型的最新工作揭示了在其上下围化表示中编码的广泛的语言属性。然而，目前尚不清楚他们是否编码对符号推理方法至关重要的语义知识。我们提出了一种用于探测预先接受训练的语言模型表示的逻辑推断的语言信息的方法。我们的探测数据集涵盖主要符号推理系统所需的语言现象列表。我们发现（i）预先接受的语言模型为推断编码几种类型的语言信息，但是还有一些类型的信息弱编码，（ii）语言模型可以通过微调有效地学习语言信息缺少语言信息。总体而言，我们的调查结果提供了逻辑推理语言模型的语言信息的洞察力，以及他们的预训练程序捕获。此外，我们已经证明了语言模型作为语义和背景知识库的潜力，用于支持符号推断方法。

For natural language understanding (NLU) technology to be maximally useful, it must be able to process language in a way that is not exclusive to a single task, genre, or dataset. In pursuit of this objective, we introduce the General Language Understanding Evaluation (GLUE) benchmark, a collection of tools for evaluating the performance of models across a diverse set of existing NLU tasks. By including tasks with limited training data, GLUE is designed to favor and encourage models that share general linguistic knowledge across tasks. GLUE also includes a hand-crafted diagnostic test suite that enables detailed linguistic analysis of models. We evaluate baselines based on current methods for transfer and representation learning and find that multi-task training on all tasks performs better than training a separate model per task. However, the low absolute performance of our best model indicates the need for improved general NLU systems.

基于变压器的语言模型最近在许多自然语言任务中取得了显着的结果。但是，通常通过利用大量培训数据来实现排行榜的性能，并且很少通过将明确的语言知识编码为神经模型。这使许多人质疑语言学对现代自然语言处理的相关性。在本文中，我介绍了几个案例研究，以说明理论语言学和神经语言模型仍然相互关联。首先，语言模型通过提供一个客观的工具来测量语义距离，这对语言学家很有用，语义距离很难使用传统方法。另一方面，语言理论通过提供框架和数据源来探究我们的语言模型，以了解语言理解的特定方面，从而有助于语言建模研究。本论文贡献了三项研究，探讨了语言模型中语法 - 听觉界面的不同方面。在论文的第一部分中，我将语言模型应用于单词类灵活性的问题。我将Mbert作为语义距离测量的来源，我提供了有利于将单词类灵活性分析为方向过程的证据。在论文的第二部分中，我提出了一种方法来测量语言模型中间层的惊奇方法。我的实验表明，包含形态句法异常的句子触发了语言模型早期的惊喜，而不是语义和常识异常。最后，在论文的第三部分中，我适应了一些心理语言学研究，以表明语言模型包含了论证结构结构的知识。总而言之，我的论文在自然语言处理，语言理论和心理语言学之间建立了新的联系，以为语言模型的解释提供新的观点。

在NLP社区中有一个正在进行的辩论，无论现代语言模型是否包含语言知识，通过所谓的探针恢复。在本文中，我们研究了语言知识是否是现代语言模型良好表现的必要条件，我们称之为\ Texit {重新发现假设}。首先，我们展示了语言模型，这是显着压缩的，但在预先磨普目标上表现良好，以便在语言结构探讨时保持良好的分数。这一结果支持重新发现的假设，并导致我们的论文的第二款贡献：一个信息 - 理论框架，与语言建模目标相关。该框架还提供了测量语言信息对字词预测任务的影响的度量标准。我们通过英语综合和真正的NLP任务加固我们的分析结果。

尽管最近的抽象摘要有所改善，但大多数当前方法都会产生与源文档不一致的摘要，从而严重限制了其在现实世界应用中的信任和使用。最近的作品显示了使用文本或依赖性弧形识别事实错误识别的有希望的改进；但是，他们不会同时考虑整个语义图。为此，我们提出了Factgraph，该方法将文档分解为结构化含义表示（MR），更适合于事实评估。太太描述了核心语义概念及其关系，以规范形式汇总文档和摘要中的主要内容，并减少数据稀疏性。 Factgraph使用与结构感知适配器增强的图形编码器编码此类图，以根据图形连接性捕获概念之间的交互，以及使用基于适配器的文本编码器的文本表示。在不同基准上进行评估事实的实验表明，事实图的表现优于先前的方法高达15％。此外，Factgraph改善了识别内容可验证性错误的性能，并更好地捕获了附近级别的事实不一致。

语义角色标签（SRL）是NLP社区的一项基本而艰巨的任务。 SRL的最新作品主要分为两行：1）基于生物的； 2）基于跨度的。尽管普遍存在，但它们具有不考虑内部论证结构的一些内在缺点，可能会阻碍模型的表现力。关键挑战是参数是平坦的结构，并且在参数中没有确定的子树实现。为了解决这个问题，在本文中，我们建议将平坦的论点跨越为潜在子树，因此将SRL缩小为树解析任务。特别是，我们为制剂配备了新型的跨度限制的treecrf，以使树结构跨度感知，并将其进一步扩展到二阶情况。我们在Conll05和Conll12基准测试上进行了广泛的实验。结果表明，我们的方法的性能比所有以前的语法 - 不知不线作品都更好，在端到端和w/ w/ w/ gold prepticates设置下实现了新的最先进的作品。

对预训练的语言模型（LM）做出明智的选择对于性能至关重要，但环境成本高昂，并且如此广泛地被忽略。计算机视觉领域已经开始解决编码器排名，并有希望地进入自然语言处理，但是它们缺乏对诸如结构化预测等语言任务的覆盖范围。我们建议通过测量可以从LM的上下文化嵌入中恢复标记的树的程度来探测LMS，特别是针对给定语言的解析依赖性。在46个类型和结构上不同的LM语言对中，我们的探测方法预测，最佳的LM选择有79％的时间使用尺寸的计算订单，而不是训练完整的解析器。在这项研究中，我们识别并分析了最近提出的脱钩LM -Rembert-并发现它的固有依赖信息较少，但经过完整的微调后通常会产生最好的解析器。没有这个离群，我们的方法将在89％的情况下确定最佳的LM。

Pre-trained language models (PLMs) have outperformed other NLP models on a wide range of tasks. Opting for a more thorough understanding of their capabilities and inner workings, researchers have established the extend to which they capture lower-level knowledge like grammaticality, and mid-level semantic knowledge like factual understanding. However, there is still little understanding of their knowledge of higher-level aspects of language. In particular, despite the importance of sociodemographic aspects in shaping our language, the questions of whether, where, and how PLMs encode these aspects, e.g., gender or age, is still unexplored. We address this research gap by probing the sociodemographic knowledge of different single-GPU PLMs on multiple English data sets via traditional classifier probing and information-theoretic minimum description length probing. Our results show that PLMs do encode these sociodemographics, and that this knowledge is sometimes spread across the layers of some of the tested PLMs. We further conduct a multilingual analysis and investigate the effect of supplementary training to further explore to what extent, where, and with what amount of pre-training data the knowledge is encoded. Our overall results indicate that sociodemographic knowledge is still a major challenge for NLP. PLMs require large amounts of pre-training data to acquire the knowledge and models that excel in general language understanding do not seem to own more knowledge about these aspects.

数据饥饿的深度神经网络已经将自己作为许多NLP任务的标准建立为包括传统序列标记的标准。尽管他们在高资源语言上表现最先进的表现，但它们仍然落后于低资源场景的统计计数器。一个方法来反击攻击此问题是文本增强，即，从现有数据生成新的合成训练数据点。虽然NLP最近目睹了一种文本增强技术的负载，但该领域仍然缺乏对多种语言和序列标记任务的系统性能分析。为了填补这一差距，我们调查了三类文本增强方法，其在语法（例如，裁剪子句子），令牌（例如，随机字插入）和字符（例如，字符交换）级别上执行更改。我们系统地将它们与语音标记，依赖解析和语义角色标记的分组进行了比较，用于使用各种模型的各种语言系列，包括依赖于诸如MBERT的普赖金的多语言语境化语言模型的架构。增强最显着改善了解析，然后是语音标记和语义角色标记的依赖性解析。我们发现实验技术通常在形态上丰富的语言，而不是越南语等分析语言。我们的研究结果表明，增强技术可以进一步改善基于MBERT的强基线。我们将字符级方法标识为最常见的表演者，而同义词替换和语法增强仪提供不一致的改进。最后，我们讨论了最大依赖于任务，语言对和模型类型的结果。

Large pre-trained neural networks such as BERT have had great recent success in NLP, motivating a growing body of research investigating what aspects of language they are able to learn from unlabeled data. Most recent analysis has focused on model outputs (e.g., language model surprisal) or internal vector representations (e.g., probing classifiers). Complementary to these works, we propose methods for analyzing the attention mechanisms of pre-trained models and apply them to BERT. BERT's attention heads exhibit patterns such as attending to delimiter tokens, specific positional offsets, or broadly attending over the whole sentence, with heads in the same layer often exhibiting similar behaviors. We further show that certain attention heads correspond well to linguistic notions of syntax and coreference. For example, we find heads that attend to the direct objects of verbs, determiners of nouns, objects of prepositions, and coreferent mentions with remarkably high accuracy. Lastly, we propose an attention-based probing classifier and use it to further demonstrate that substantial syntactic information is captured in BERT's attention. 1 Code will be released at https://github.com/ clarkkev/attention-analysis.2 We use the English base-sized model.

尽管在理解深度NLP模型中学到的表示形式以及他们所捕获的知识方面已经做了很多工作，但对单个神经元的关注很少。我们提出了一种称为语言相关性分析的技术，可在任何外部特性中提取模型中的显着神经元 - 目的是了解如何保留这种知识在神经元中。我们进行了细粒度的分析以回答以下问题：（i）我们可以识别网络中捕获特定语言特性的神经元子集吗？ （ii）整个网络中的局部或分布式神经元如何？ iii）信息保留了多么冗余？ iv）针对下游NLP任务的微调预训练模型如何影响学习的语言知识？ iv）架构在学习不同的语言特性方面有何不同？我们的数据驱动的定量分析阐明了有趣的发现：（i）我们发现了可以预测不同语言任务的神经元的小亚集，ii）捕获基本的词汇信息（例如后缀），而这些神经元位于较低的大多数层中，iii，iii），而这些神经元，而那些神经元，而那些神经元则可以预测。学习复杂的概念（例如句法角色）主要是在中间和更高层中，iii），在转移学习过程中，显着的语言神经元从较高到较低的层移至较低的层，因为网络保留了较高的层以特定于任务信息，iv）我们发现很有趣在培训预训练模型之间的差异，关于如何保留语言信息，V）我们发现概念在多语言变压器模型中跨不同语言表现出相似的神经元分布。我们的代码作为Neurox工具包的一部分公开可用。

理解和生成语言的能力使人类认知与其他已知的生命形式不同。我们研究一种在语义解析的任务中，将两种最成功的途径（统计语言模型和象征性语义形式主义）梳理到语言的意义。我们基于基于过渡的抽象表示（AMR）解析器，AMREAGER，我们探索了融合预验证的上下文感知的单词嵌入的实用性 - 例如Bert和Roberta，在AMR解析的问题中，我们为新的解析器做出了贡献。 Dub作为Amrberger。实验发现，与非上下文对应物相比，这些丰富的词汇特征对改善解析器的总体表现并不特别有助于改善解析器的整体性能，而其他概念信息则赋予了系统以优于基准的能力。通过病变研究，我们发现上下文嵌入的使用有助于使系统更强大，以消除显式句法特征。这些发现揭示了上下文嵌入的优势和劣势，并以当前形式揭示了语言模型，并激发了更深入的理解。

对于大多数自然语言处理任务，主要的实践是使用较小的下游数据集对大型预验证变压器模型（例如BERT）。尽管这种方法取得了成功，但尚不清楚这些收益在多大程度上归因于用于预处理而不是训练预处理的目标本身所采用的大量背景语料库。本文介绍了一项大规模的自我预测研究，其中相同的（下游）训练数据都用于预训练和填充。在解决Electra和Roberta型号以及10个不同下游数据集的实验中，我们观察到在BookWiki语料库上进行自我预测的竞争对手标准预告片（尽管使用了$ 10 \ times $ $ -500 \ times $ -500 \ times $少的数据），在7美元上以7美元的价格优于$ 7 $和$ 5 $数据集。令人惊讶的是，这些特定于任务的预预性模型通常在其他任务（包括胶水基准）上表现良好。我们的结果表明，在许多情况下，可归因于预处理的绩效收益主要是由预处理目标本身驱动的，并不总是归因于大规模数据集的合并。考虑到网络规模预处理数据中对知识产权和进攻内容的担忧，这些发现尤其重要。

在本文中，我们试图通过引入深度学习模型的句法归纳偏见来建立两所学校之间的联系。我们提出了两个归纳偏见的家族，一个家庭用于选区结构，另一个用于依赖性结构。选区归纳偏见鼓励深度学习模型使用不同的单位（或神经元）分别处理长期和短期信息。这种分离为深度学习模型提供了一种方法，可以从顺序输入中构建潜在的层次表示形式，即更高级别的表示由高级表示形式组成，并且可以分解为一系列低级表示。例如，在不了解地面实际结构的情况下，我们提出的模型学会通过根据其句法结构组成变量和运算符的表示来处理逻辑表达。另一方面，依赖归纳偏置鼓励模型在输入序列中找到实体之间的潜在关系。对于自然语言，潜在关系通常被建模为一个定向依赖图，其中一个单词恰好具有一个父节点和零或几个孩子的节点。将此约束应用于类似变压器的模型之后，我们发现该模型能够诱导接近人类专家注释的有向图，并且在不同任务上也优于标准变压器模型。我们认为，这些实验结果为深度学习模型的未来发展展示了一个有趣的选择。

基于宽高的情绪分析（ABSA）是一种细粒度的情绪分析任务。为了更好地理解长期复杂的句子，并获得准确的方面的信息，这项任务通常需要语言和致辞知识。然而，大多数方法采用复杂和低效的方法来结合外部知识，例如，直接搜索图形节点。此外，尚未彻底研究外部知识和语言信息之间的互补性。为此，我们提出了一个知识图形增强网络（kgan），该网络（kgan）旨在有效地将外部知识与明确的句法和上下文信息纳入。特别是，kgan从多个不同的角度来看，即基于上下文，语法和知识的情绪表示。首先，kgan通过并行地了解上下文和句法表示，以完全提取语义功能。然后，KGAN将知识图形集成到嵌入空间中，基于该嵌入空间，基于该嵌入空间，通过注意机制进一步获得了方面特异性知识表示。最后，我们提出了一个分层融合模块，以便以本地到全局方式补充这些多视图表示。关于三个流行的ABSA基准测试的广泛实验证明了我们康复的效果和坚固性。值得注意的是，在罗伯塔的预用模型的帮助下，Kggan实现了最先进的性能的新记录。