大規(guī)模語言模型（LLM）使用戶可以借助提示和上下文學(xué)習(xí)來構(gòu)建強(qiáng)大的自然語言處理系統(tǒng)。然而，從另一角度來看，LLM 在特定自然語言處理任務(wù)上表現(xiàn)存在一定退步：這些模型的部署需要大量計(jì)算資源，并且通過 API 與模型進(jìn)行交互可能引發(fā)潛在的隱私問題。

為了應(yīng)對這些問題，來自卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）和清華大學(xué)的研究人員，共同推出了 Prompt2Model 框架。該框架的目標(biāo)是將基于 LLM 的數(shù)據(jù)生成和檢索方法相結(jié)合，以克服上述挑戰(zhàn)。使用 Prompt2Model 框架，用戶只需提供與 LLM 相同的提示，即可自動收集數(shù)據(jù)并高效地訓(xùn)練適用于特定任務(wù)的小型專業(yè)模型。

研究人員在三個(gè)自然語言處理子任務(wù)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。采用少量樣本提示作為輸入，僅需花費(fèi) 5 美元收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行 20 分鐘的訓(xùn)練，Prompt2Model 框架生成的模型在性能上相較強(qiáng)大的 LLM 模型 gpt-3.5-turbo 表現(xiàn)出 20% 的性能提升。與此同時(shí)，模型的體積縮小了高達(dá) 700 倍。研究人員進(jìn)一步驗(yàn)證了這些數(shù)據(jù)在真實(shí)場景中對模型效果的影響，使得模型開發(fā)人員能夠在部署前預(yù)估模型的可靠性。該框架已以開源形式提供：

• 框架的 GitHub 倉庫地址：https://github.com/neulab/prompt2model
• 框架演示視頻鏈接：youtu.be/LYYQ_EhGd-Q
• 框架相關(guān)論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2308.12261

背景

從零開始建立特定自然語言處理任務(wù)系統(tǒng)通常相當(dāng)復(fù)雜。系統(tǒng)的構(gòu)建者需要明確定義任務(wù)范圍，獲取特定的數(shù)據(jù)集，選擇合適的模型架構(gòu)，進(jìn)行模型訓(xùn)練和評估，然后將其部署以供實(shí)際應(yīng)用。

大規(guī)模語言模型（LLM）如 GPT-3 為這一過程提供了更加簡便的解決方案。用戶只需提供任務(wù)提示（instruction）以及一些示例（examples），LLM 便能生成相應(yīng)的文本輸出。然而，通過提示生成文本可能會消耗大量計(jì)算資源，并且使用提示的方式不如經(jīng)過專門訓(xùn)練的模型穩(wěn)定。此外，LLM 的可用性還受到成本、速度和隱私等方面的限制。

為了克服這些問題，研究人員開發(fā)了 Prompt2Model 框架。該框架將基于 LLM 的數(shù)據(jù)生成與檢索技術(shù)相結(jié)合，以解決上述限制。該系統(tǒng)首先從 prompt 中提取關(guān)鍵信息，然后生成并檢索訓(xùn)練數(shù)據(jù)，最終生成可供部署的專業(yè)化模型。

Prompt2Model 框架自動執(zhí)行以下核心步驟：

• 數(shù)據(jù)集與模型檢索：收集相關(guān)數(shù)據(jù)集和預(yù)訓(xùn)練模型。
• 數(shù)據(jù)集生成：利用 LLM 創(chuàng)建偽標(biāo)記數(shù)據(jù)集。
• 模型微調(diào)：通過混合檢索數(shù)據(jù)和生成數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行微調(diào)。
• 模型測試：在測試數(shù)據(jù)集和用戶提供的真實(shí)數(shù)據(jù)集上對模型進(jìn)行測試。

經(jīng)過多個(gè)不同任務(wù)的實(shí)證評估，Prompt2Model 所花費(fèi)成本顯著降低，模型的體積也大幅縮小，但性能超越了 gpt-3.5-turbo。Prompt2Model 框架不僅可作為高效構(gòu)建自然語言處理系統(tǒng)的工具，還可用作探索模型集成訓(xùn)練技術(shù)的平臺。

框架

Prompt2Model 框架的核心特點(diǎn)為高度自動化。其流程涵蓋了數(shù)據(jù)收集、模型訓(xùn)練、評估和部署等多個(gè)環(huán)節(jié)，如上圖所示。其中，自動化數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)扮演了關(guān)鍵角色，它通過數(shù)據(jù)集檢索和基于 LLM 的數(shù)據(jù)生成，獲取與用戶需求密切相關(guān)的數(shù)據(jù)。接著，系統(tǒng)會檢索預(yù)訓(xùn)練模型，并在獲取的數(shù)據(jù)集上進(jìn)行微調(diào)。最后，系統(tǒng)會在測試集上對經(jīng)過訓(xùn)練的模型進(jìn)行評估，并創(chuàng)建用于與模型交互的 Web 用戶界面（UI）。

Prompt2Model 框架的關(guān)鍵特點(diǎn)包括：

• Prompt 驅(qū)動：Prompt2Model 的核心思想在于使用 prompt 作為驅(qū)動，用戶可以直接描述所需的任務(wù)，而無需深入了解機(jī)器學(xué)習(xí)的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
• 自動數(shù)據(jù)收集：框架通過數(shù)據(jù)集檢索和生成技術(shù)來獲取與用戶任務(wù)高度匹配的數(shù)據(jù)，從而建立訓(xùn)練所需的數(shù)據(jù)集。
• 預(yù)訓(xùn)練模型：框架利用預(yù)訓(xùn)練模型并進(jìn)行微調(diào)，從而節(jié)省大量的訓(xùn)練成本和時(shí)間。
• 效果評估：Prompt2Model 支持在實(shí)際數(shù)據(jù)集上進(jìn)行模型測試和評估，使得在部署模型之前就能進(jìn)行初步預(yù)測和性能評估，從而提高了模型的可靠性。

這些特點(diǎn)使 Prompt2Model 框架成為一個(gè)強(qiáng)大的工具，能夠高效地完成自然語言處理系統(tǒng)的構(gòu)建過程，并且提供了先進(jìn)的功能，如數(shù)據(jù)自動收集、模型評估以及用戶交互界面的創(chuàng)建。

實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，研究者選擇了三項(xiàng)不同的任務(wù)，以評估 Prompt2Model 系統(tǒng)的性能：

• 機(jī)器閱讀問答（Machine Reading QA）：使用 SQuAD 作為實(shí)際評估數(shù)據(jù)集。
• 日語自然語言到代碼轉(zhuǎn)換（Japanese NL-to-Code）：使用 MCoNaLa 作為實(shí)際評估數(shù)據(jù)集。
• 時(shí)間表達(dá)式規(guī)范化（Temporal Expression Normalization）：使用 Temporal 數(shù)據(jù)集作為實(shí)際評估數(shù)據(jù)集。

此外，研究者還選用了 GPT-3.5-turbo 作為基準(zhǔn)模型進(jìn)行對比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論：

• 在除了代碼生成任務(wù)之外的各項(xiàng)任務(wù)中，Prompt2Model 系統(tǒng)所生成的模型明顯優(yōu)于基準(zhǔn)模型 GPT-3.5-turbo，盡管生成的模型參數(shù)規(guī)模遠(yuǎn)小于 GPT-3.5-turbo。
• 通過將檢索數(shù)據(jù)集與生成數(shù)據(jù)集進(jìn)行混合訓(xùn)練，可以達(dá)到與直接使用實(shí)際數(shù)據(jù)集訓(xùn)練相媲美的效果。這驗(yàn)證了 Prompt2Model 框架能夠極大地降低人工標(biāo)注的成本。
• 數(shù)據(jù)生成器所生成的測試數(shù)據(jù)集能夠有效區(qū)分不同模型在實(shí)際數(shù)據(jù)集上的性能。這表明生成的數(shù)據(jù)具有較高的質(zhì)量，在模型訓(xùn)練方面具有充分的效果。
• 在日語到代碼轉(zhuǎn)換任務(wù)中，Prompt2Model 系統(tǒng)的表現(xiàn)不如 GPT-3.5-turbo。

這可能是因?yàn)樯傻臄?shù)據(jù)集質(zhì)量不高，以及缺乏適當(dāng)?shù)念A(yù)訓(xùn)練模型等原因所致。

綜合而言，Prompt2Model 系統(tǒng)在多個(gè)任務(wù)上成功生成了高質(zhì)量的小型模型，極大地減少了對人工標(biāo)注數(shù)據(jù)的需求。然而，在某些任務(wù)上仍需要進(jìn)一步改進(jìn)。

總結(jié)

研究團(tuán)隊(duì)所推出的 Prompt2Model 框架實(shí)現(xiàn)了僅通過自然語言提示來自動構(gòu)建任務(wù)特定模型的功能。這一創(chuàng)新顯著地降低了構(gòu)建定制化自然語言處理模型的門檻，進(jìn)一步擴(kuò)展了 NLP 技術(shù)的應(yīng)用范圍。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Prompt2Model 框架所生成的模型相較于大型語言模型，其規(guī)模顯著減小，且在多個(gè)任務(wù)上表現(xiàn)優(yōu)于諸如 GPT-3.5-turbo 等模型。同時(shí)，該框架生成的評估數(shù)據(jù)集也被證實(shí)能夠有效評估不同模型在真實(shí)數(shù)據(jù)集上的性能。這為指導(dǎo)模型的最終部署提供了重要價(jià)值。

Prompt2Model 框架為行業(yè)和廣大用戶提供了一種低成本、易于上手的途徑，以獲取滿足特定需求的 NLP 模型。這對于推動 NLP 技術(shù)的廣泛應(yīng)用具有重要意義。未來的工作將繼續(xù)致力于進(jìn)一步優(yōu)化框架的性能。

按照文章順序，本文作者如下：

Vijay Viswanathan: http://www.cs.cmu.edu/~vijayv/

Chenyang Zhao: https://zhaochenyang20.github.io/Eren_Chenyang_Zhao/

Amanda Bertsch: https://www.cs.cmu.edu/~abertsch/

Tongshuang Wu: https://www.cs.cmu.edu/~sherryw/

Graham Neubig: http://www.phontron.com/