Google：让聊天机器人和你谈笑风生

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本文来自Google AI Blog。其在开放领域的对话研究正在试图开发一种不专门针对聊天，但实际上仍然可以与用户聊任何内容的聊天机器人。目前的聊天机器人往往答非所问。

Meena是一个基于26亿参数的端到端训练的神经对话模型，可以学习对特定的对话上下文做出明智的响应。针对开放域聊天机器人，本文提出了一个人工评估指标：合理度和具体度平均值（SSA），捕获自然对话中基本但重要的属性。

困惑度（Perplexity）是一种适用于任何神经对话模型的自动指标，与SSA高度相关，用于衡量语言模型的不确定性。困惑度越低，模型的SSA评分越好，相关系数也很强。实验证明，Meena的SSA与人类很接近。在后续工作中，还会考虑其他属性，如个性和事实性。

原文来自Google AI Blog，作者Daniel Adiwardana

现代的聊天机器人往往非常专业，只要用户的行为与预期相距不远，它们的表现就会很好。为了更好地处理各种各样的对话主题，开放领域的对话研究探索了一种补充方法，试图开发一种聊天机器人，使之不专门针对聊天、但仍然可以与用户聊任何内容。

这不仅是一个有趣的研究问题，而且还可以促进开发许多有趣的App，例如进一步人性化的计算机交互、改进外语练习，以及创作可关联的交互式电影、视频游戏角色。

但是，当前的开放域聊天机器人有一个严重的缺陷：它们说的话通常没有意义。有时，它们说话前后不一致，或者缺乏常识和关于世界的基本知识。此外，聊天机器人给的答案不是具体根据语境的回应。例如，“我不知道”可以用来回答任何问题，但并不具体。当前的聊天机器人这样做的频率比人高，因为对话过程有许多可能的用户输入。

在论文《迈向类似于人类的开放域聊天机器人》中，我们介绍了Meena，一个26亿参数的端到端训练的神经对话模型。我们证明，与现有的先进聊天机器人相比，Meena可以进行更合理、更具体的对话。我们针对开放域聊天机器人提出了一项新的人工评估指标，即合理度和具体度平均值（下称SSA），能够捕获人类对话中基本但重要的属性。

值得注意的是，我们证明了困惑度（Perplexity）是一项自动指标，适用于任何神经对话模型，而且与SSA高度相关。

图注：Meena（左）与某人（右）的聊天对话。

Meena

Meena是一种端到端的神经对话模型，可以学习根据特定语境做出明智回答。训练的目标是最大程度地减少困惑度，即预测下一句的不确定性。在上文的例子中，指的是对话中的下一个词。

它的核心在于Evolved Transformer（下称ET）seq2seq架构，即一个由进化的神经架构搜索发现的transformer（语言模型）架构，用来降低困惑度。

具体而言，Meena具有单个ET编码器模块和13个ET解码器模块，如下图所示。编码器负责处理对话语境，以帮助Meena理解对话中已经说过的内容。然后，解码器使用该信息来构成实际回答。通过调整超参数（hyper-parameters），我们发现功能强大的解码器是提高对话质量的关键。

图注：Meena的7句对话上下文和生成“下一代”回答，示例。

用于训练的会话被组织为线索树，其中每条线索中的每个答复都被视为一个会话回合。我们提取每个会话训练示例（具有七个上下文对话来回），作为线索树的一条路径。我们认为七个来回的对话是一个良好的平衡，一边保证训练的上下文长度足够，一边保证不超过内存限制，因为较长的上下文会占用更多的内存。

Meena模型具有26亿个参数，经过341 GB的文本训练，这些文本是从公共社交媒体对话中过滤出来的。与现有的先进生成模型OpenAI GPT-2相比，Meena具有1.7倍的模型容量，并且受过8.5倍的数据训练。

人工评估指标：SSA

现有的聊天机器人质量的人工评估指标往往很复杂，而且评估者之间没有统一的指标。这促使我们设计了一种新的人工评估指标，即SSA，它捕获了自然对话中的基本但重要的属性。

为了计算SSA，我们与正在测试的聊天机器人进行了形式自由的对话。这些机器人包括Meena和其他著名的开放域聊天机器人，尤其是Mitsuku、Cleverbot、XiaoIce和DialoGPT。为了确保评估之间的一致性，每个对话都以相同的问候语“嗨！”开始。

对于每次讲话，工作人员都会评估两个问题：“回答有意义吗？”和“回答是否具体？”。评估者需要用常识来判断回答是否完全合理。如果出现任何问题，比如语义混乱、不合逻辑、脱离上下文或有事实性错误，则应将其回答评为“没有意义”。

如果回答是有意义的，则需要评估回答是否符合给定的上下文。例如，如果A说“我爱网球”，而B回答“很好”，那么回答应标记为“不具体”，因为这样的答复在许多不同的上下文中都可使用。但是，如果B回答：“我也是，我超爱费德勒！”，则回答被标记为“具体”，因为它与所讨论的内容密切相关。

对于每个聊天机器人，我们通过大约100个对话收集了1,600至2,400个个人对话。每个模型的回答都由工作人员标记，以表明其是否合理和具体。聊天机器人的合理度是被标记为“合理”的回答，而具体度是被标记为“具体”的回答。这两个的平均值是SSA分数。下面的结果表明，就SSA分数而言，Meena的表现大大优于现有的最先进的聊天机器人，并且正在缩小与人类表现的差距。

SSA

图注：与人类、Mitsuku、Cleverbot、XiaoIce和DialoGPT相比，Meena的合理度和具体度平均值（SSA）。

自动指标：困惑度

长期以来，研究人员一直在寻找一种自动评估指标，该指标与更准确的人工评估相关。这样可以更快地开发对话模型，但是迄今为止，找到这样的自动衡量标准一直是一个挑战。出乎意料的是，在工作中，我们发现困惑度是一种易于用在任何神经seq2seq模型的自动度衡量指标，它与人工评估（如SSA值）具有很强的相关性。困惑度用于衡量语言模型的不确定性。困惑度越低，模型就越有信心生成下一个标记，如字符、子单词或单词。从概念上讲，困惑度表示在生成下一句时，模型试图从中进行选择的数量。

在开发过程中，我们对具有不同超参数和架构的八个不同模型版本进行了基准测试，例如层数、关注数、总训练步骤、是否使用ET或常规Transformer，以及是否使用硬标签或蒸馏（即知识提取）来训练。如下图所示，困惑度越低，模型的SSA评分越好，相关系数也很强（R2= 0.93）。

图注：互动SSA与困惑度的比较。每个蓝点代表Meena模型的不同版本。绘制出的回归线表示SSA和困惑度的强关联。点线代表人类、其他模型、我们端到端训练的模型Meena（base），以及具有过滤机制和优化解码过的完整版Meena。

我们最好的端到端训练的Meena模型称为Meena（base），其困惑度为10.2（数字越小越好），转化为SSA相当于72％。与其他聊天机器人的SSA相比，我们的SSA分数为72％，与普通人类86％的SSA相差不远。完整版Meena具有过滤机制和优化解码功能，可将SSA分数进一步提高到79％。

未来研究与挑战

如先前所提倡的，我们将继续通过改进算法、架构、数据和计算来降低神经对话模型的困惑度。

尽管我们只专注于合理度和具体度，但在后续工作中也会考虑其他属性，例如个性和事实性。此外，解决模型中的安全性和偏差是我们关注的重点领域，鉴于与此相关的挑战，我们目前尚未发布外部研究演示。但是，我们正在评估与外部化模型检查点相关的风险和收益，并可能选择在未来几个月中使用它，以帮助推进该领域的研究。

（编辑：南平站长网）

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