【NLP 59、大模型应用 —— BPE 算法】

你和生生不息的河流,生动了我人生中的美好瞬间

------ 25.4.11

一、词表的构造问题

为了nlp模型训练,词表(字表)是必要的

统计训练语料中的所有字符(或词)是一种做法,但是容易出现一些问题:

1)测试数据中出现训练数据中没有的词

2)词表过大

3)对于不同语种,切分粒度不好确认(字 or 词)


二、bpe(byte pair encoding)压缩算法

BPE 最初是一种数据压缩算法 ,通过迭代合并数据中最频繁出现的字节对 (Byte Pair),逐步构建一个编码表,将高频字节对替换为一个新的符号,从而减少数据中的重复模式,达到压缩目的。其核心逻辑是:通过统计数据中相邻符号的频率,不断合并高频符号对,生成更复杂的新符号,最终将原始数据转换为符号序列,减少数据冗余。

算法步骤

假设输入数据为字符串,初始符号为单个字符(或字节)

步骤 1:初始化符号表和频率统计

将输入数据拆分为最小单元(如单个字符或字节),初始符号表为所有唯一字符的集合。
例如: 输入数据为 {"low", "lower", "newer", "widest"},初始符号为 {"l", "o", "w", "e", "r", "n", "w", "i", "d", "s", "t"}

步骤 2:统计相邻符号对的频率

遍历数据,统计所有相邻符号对(Bigram)的出现次数。
例如:

"lo" 出现 2 次("low" 和 "lower"),

"ow" 出现 1 次("low"),

"er" 出现 2 次("lower" 和 "newer"),

其他符号对频率依次统计。

步骤 3:合并最高频的符号对

选择频率最高的符号对,将其作为新符号加入符号表,并在数据中替换所有该符号对为新符号。
例如: 若 "er" 是最高频对(频率 2),合并后新符号为 "er",数据转换为 {"l ow", "l o er", "n ew er", "w i d e s t"}(注意空格表示符号间隔)。

步骤 4:重复合并直至终止条件

重复步骤 2-3,直到达到预设的合并次数(如生成 1000 个符号)或无法继续合并(所有符号对频率为 1)。

最终符号表包含原始字符和合并生成的新符号(如 "lo", "er", "new" 等),数据被转换为符号序列。


三、bpe在NLP中的使用示例

1.第一步

Ⅰ、假设语料内容如下:

he had a cat

the cat is sitting on the mat

Ⅱ、统计字符集合:

'a', 'c', 'd', 'e', 'g', 'h', 'i', 'm', 'n', 'o', 's', 't'

Ⅲ、统计相邻字符同时出现的次数(字符中如有空格不算相邻)

**he:**3 (he, the*2)

**ha:**1 (had)

**ad:**1 (had)

**ca:**2 (cat*2)

**at:**3 (cat*2, mat)

**th:**2

**is:**1

**si:**1

**it:**1

**ti:**1

**in:**1

**ng:**1

**on:**1

**ma:**1

Ⅳ、最高频的组合被视为一个新的字符,新的字符集合:

'a', 'c', 'd', 'e', 'g', 'h', 'i', 'm', 'n', 'o', 's', 't', 'X', 'Y',X = he,Y = at


2.第二步

Ⅰ、假设语料内容如下:

he had a cat

the cat is sitting on the mat

Ⅱ、新词表:

'a', 'c', 'd', 'e', 'g', 'h', 'i', 'm', 'n', 'o', 's', 't', 'X', 'Y',X = he,Y = at

Ⅲ、统计相邻字符同时出现的次数(字符中如有空格不算相邻)

**tX(t'he'):**2(the * 2)

**ha:**1(had)

ad:1(had)

**cY(c'at'):**2(cat * 2)

**is:**1

**si:**1

**it:**1

**ti:**1

**in:**1

**ng:**1

**on:**1

**mY(m'at'):**1

Ⅳ、最高频的组合被视为一个新的字符,新的字符集合:

'a', 'c', 'd', 'e', 'g', 'h', 'i', 'm', 'n', 'o', 's', 't', 'X', 'Y', 'Z', 'M' ,Z = tX(t'he'),M = ha


3.第三步

依次循环,重复合并直至终止条件


四、大语言模型处理中文时是分字还是分词?

**答:**既不是分字,也不是分词,是介于字与词之间的一种东西,我们称之为 token,大语言模型可以把一个字切分为多个token,也可能把多个字当成一个token,这些token本质上是由训练数据通过统计算法得到

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