神经网络Transformer架构中的词汇表构建
词汇表构建是为神经网络模型创建符号到索引映射的系统过程。在Transformer架构中,词汇表作为文本与数值表示之间的关键接口,其质量直接影响模型的语言理解能力和生成质量。
词汇表的核心构成包含四个要素:词汇表大小(预定义的符号总数)、符号单元(包括完整词、子词和字符等基础单位)、特殊标记(用于处理边界和未知词汇的功能符号)以及索引映射(建立符号与整数标识间的双向转换关系)。现代Transformer模型普遍采用子词分词策略,通过平衡词汇量和未登录词处理能力来优化表示效率。
词汇表构建始于文本预处理阶段,需进行标准化处理(包括统一字母大小写、消除重音符号)、标点符号分离以及语言特定清洗(如中文的繁简转换)。随后通过统计算法分析训练语料,计算所有可能子词单元的频率统计。基于统计结果,使用BPE、WordPiece或Unigram等分词算法迭代合并高频字符序列,逐步形成最优子词集合。最终需要添加特殊功能标记,包括句首标记、句尾标记、填充标记、未知词标记和分隔标记等必要符号。
以BPE算法为例,其构建过程首先将全部词汇拆分为字符级单元并统计初始频率。接着持续合并共现频率最高的相邻符号对,例如将"e"和"r"合并为"er"新单元。通过预设的合并操作次数控制词汇表规模,当达到目标大小时终止合并过程。最终形成的词汇表既包含完整高频词,也包含具有构词能力的词缀和词根。
词汇表设计需要权衡三个关键因素:规模过大会导致嵌入层参数膨胀,增加计算负担;规模过小则会迫使模型过度依赖子词组合,延长推理路径。语言特性适配也至关重要,例如中文需要不同的分词策略,而多语言模型则需平衡不同语种的符号分配。专业领域建模还需纳入术语库和领域特定表达。
完善构建的词汇表应具备四个核心特性:符号覆盖的完备性(最小化未登录词比例)、空间分布的高效性(避免索引空间浪费)、语言规则的保持性(维护形态学规律)以及跨域迁移的适应性。这些特性共同决定了Transformer模型在词汇表征、上下文理解和文本生成等方面的基础能力。