丁香醫(yī)生的評(píng)論區(qū)和后臺(tái)，每天都會(huì)收到成千上萬(wàn)條關(guān)于健康的問(wèn)題。為了幫助用戶解決各種健康疑問(wèn)，丁香醫(yī)生提供了多種不同形式的服務(wù)。對(duì)于高頻、有共性的問(wèn)題，通過(guò)數(shù)百位醫(yī)生、專家收集整理資料，編寫成專業(yè)易懂、FAQ問(wèn)答形式的「健康百科」。此外，還有大量「專家科普」深度長(zhǎng)文，解釋每個(gè)醫(yī)療知識(shí)背后的來(lái)龍去脈。

這兩類內(nèi)容都具備良好的結(jié)構(gòu)化，有相對(duì)工整的標(biāo)題，有歸屬的科室，同時(shí)或以醫(yī)療實(shí)體分類，或以健康topic分類等。用戶通過(guò)搜索的方式即可方便地觸達(dá)到內(nèi)容。不過(guò)，醫(yī)學(xué)畢竟是個(gè)復(fù)雜的話題，很多病癥在不同人身上個(gè)體差異也特別大，參照最近大家陽(yáng)了的情況：

得新冠就像小馬過(guò)河，小馬問(wèn)松鼠，水深嗎？松鼠說(shuō)：“太深了！我朋友過(guò)河被淹死了！”小馬又問(wèn)小狗，小狗說(shuō)：“挺深的，我好不容易才游過(guò)去的。”小馬又去問(wèn)黃牛。

黃牛笑著說(shuō)：“要布洛芬嗎？”

主動(dòng)的科普做不到事無(wú)巨細(xì)地把所有細(xì)節(jié)、可能性都寫出來(lái)。用戶有個(gè)性化的問(wèn)題，在科普文章中找不到答案，可以選擇使用付費(fèi)線上問(wèn)診服務(wù)，直接找個(gè)醫(yī)生問(wèn)。當(dāng)問(wèn)診結(jié)束后，問(wèn)診記錄會(huì)默認(rèn)保持保密狀態(tài)。此時(shí)，如果你愿意，幫助那些遇到類似問(wèn)題的人，可以將問(wèn)題設(shè)置為公開(kāi)。本次問(wèn)診記錄將會(huì)隱去所有敏感信息后，進(jìn)入搜索索引。通過(guò)用戶檢索，數(shù)據(jù)將展示在「公開(kāi)問(wèn)題」欄目。

接觸過(guò)信息檢索的同學(xué)一定都有體會(huì)，要提升搜索效果，一方面要在語(yǔ)義匹配上下功夫，另一方面也要盡可能提升原始數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化程度。眼尖的同學(xué)肯定發(fā)現(xiàn)了，被公開(kāi)的問(wèn)診記錄已經(jīng)被自動(dòng)帶上了標(biāo)題。對(duì)于長(zhǎng)文本檢索來(lái)說(shuō)，標(biāo)題是個(gè)非常重要的索引字段，它包含了全文的核心主旨，不僅有利于文檔與Query的語(yǔ)義匹配，同時(shí)對(duì)于用戶閱讀體驗(yàn)也更好。通常，文章標(biāo)題都是由編輯同學(xué)起的，人有高度抽象的思維能力，可以做到復(fù)雜事物的總結(jié)歸納，理清楚最主要的脈絡(luò)邏輯。在當(dāng)前的場(chǎng)景中，我們希望模型也能具備類似的能力，即提煉出用戶問(wèn)診主訴，并生成一個(gè)流暢通順的問(wèn)句。

在還是RNN-Seq2seq為主流架構(gòu)的3年前，團(tuán)隊(duì)也在摘要生成方面做了不少嘗試，當(dāng)時(shí)的技術(shù)背景下，我們大多探索的方向是在如何在結(jié)構(gòu)上加些trick，提升長(zhǎng)文的編碼能力?；蚴歉鞣N結(jié)合copy機(jī)制，來(lái)提升關(guān)鍵信息的識(shí)別，引入外部知識(shí)實(shí)體數(shù)據(jù)等方向。但是，由于受限于主體encoder的編碼能力，最終結(jié)果總是差強(qiáng)人意，雖然偶有讓人眼前一亮的case，但是當(dāng)時(shí)模型輸出的穩(wěn)定性還是不足以應(yīng)用在實(shí)際場(chǎng)景中。

然而在隨后的3年里，預(yù)訓(xùn)練模型迎來(lái)了爆發(fā)，在大模型的加持下，NLG的效果迅速提升至一個(gè)十分可觀的水平。結(jié)合我們的任務(wù)，Google發(fā)布的T5成為了我們的基礎(chǔ)框架。在經(jīng)過(guò)幾輪標(biāo)注數(shù)據(jù)調(diào)教后，baseline版本已基本達(dá)到可讀狀態(tài)。但是在落地之前，還有幾個(gè)問(wèn)題需要解決，比如由于生成低資源導(dǎo)致的語(yǔ)句不流暢、生成句子前后事實(shí)不一致、輸入文本過(guò)長(zhǎng)等。

近幾年，摘要生成也是NLP領(lǐng)域比較火熱的一個(gè)方向，本文結(jié)合學(xué)界的幾項(xiàng)工作，談?wù)勅绾尉徑馍鲜鰡?wèn)題的一些思路。

一、摘要生成與多任務(wù) or 多目標(biāo)相結(jié)合

從預(yù)訓(xùn)練模型興起時(shí)，多任務(wù)就成了很多工作的解決方案，摘要領(lǐng)域也同樣如此，比如提事實(shí)一致性可以增加一個(gè)事實(shí)一致性的任務(wù)，提升流暢性可以增加一個(gè)提升流暢度的任務(wù)，摘要領(lǐng)域最具影響的多任務(wù)來(lái)自2019年Google的Pegasus。

《PEGASUS: Pre-training with Extracted Gap-sentences for Abstractive Summarization》

該篇文章開(kāi)創(chuàng)性的引入一個(gè)新的預(yù)訓(xùn)練任務(wù)gap sentences generation(GSG)，并借此在12個(gè)數(shù)據(jù)集上取得了SOTA，將預(yù)訓(xùn)練模型摘要的效果提升了一個(gè)臺(tái)階。對(duì)于一個(gè)文本段落，GSG任務(wù)訓(xùn)練方式是:選擇在encoder階段mask掉一段文本中的部分句子，并將這部分句子作為decoder的target進(jìn)行訓(xùn)練。

整個(gè)任務(wù)形式非常簡(jiǎn)單，效果卻異常出彩。而對(duì)于如何選擇被mask的句子，為了使得被mask的句子內(nèi)容上更加接近一個(gè)"摘要"，文章給的思路是通過(guò)計(jì)算句子與其余句子的Rouge，選擇top-N進(jìn)行mask。這里Rouge可以替換為其他分值，比如Fact PEGASUS就在選擇的分值上增加了FACTCC，用于提升生成摘要的事實(shí)一致性。

《BRIO: Bringing Order to Abstractive Summarization》

本文是筆者認(rèn)為今年較好的文章，一度在幾個(gè)數(shù)據(jù)集benchmark榜上占據(jù)第一的位置。這篇文章通過(guò)多任務(wù)緩解了自回歸模型的兩個(gè)缺點(diǎn)：
（1）自回歸模型在生成過(guò)程中通常會(huì)受到bias帶來(lái)的影響；
（2）生成式摘要的訓(xùn)練數(shù)據(jù)通常為一篇文章對(duì)應(yīng)一句摘要，模型在學(xué)習(xí)的是一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的分布，這并不是很好的形式；

文章中將摘要抽取的訓(xùn)練分兩個(gè)階段，第一階段首先訓(xùn)練MLE的loss，第二階段模型采用多任務(wù)訓(xùn)練排序loss+MLE loss訓(xùn)練，整個(gè)訓(xùn)練過(guò)程重復(fù)這兩個(gè)階段直到收斂。

排序任務(wù)通過(guò)beam-search生成若干句子，對(duì)原文計(jì)算Rouge對(duì)生成句子進(jìn)行排序。排序loss由句子生成概率和排序的位置決定，其目的是希望模型生成質(zhì)量高（Rouge分值高）句子的概率高于質(zhì)量差的概率。

這里第二階段的loss公式可以解釋如下,?L_xent為MLE loss，L_ctr為排序loss，S_i，S_j為模型通過(guò)beam-search采樣得到的句子，其中i，j即為排序順序，f(s_i)為模型生成句子長(zhǎng)度規(guī)劃后的log概率。對(duì)比 MLE loss，排序loss學(xué)習(xí)到的并非是一個(gè)點(diǎn)的分布，另外該loss中兩個(gè)句子生成概率相減，巧妙規(guī)避了詞頻帶來(lái)的bias。

《Calibrating Sequence likelihood Improves Conditional Language Generation》

來(lái)自PEGASUS同組的工作，當(dāng)前的SOTA模型，其思想和BRIO非常相似，在模型Fine-tune之后，引入了Calibration階段，two-stages的多任務(wù)訓(xùn)練（這里并不像BRIO重復(fù)訓(xùn)練），同樣的配方同樣的味道。

這篇文章做了非常多的實(shí)驗(yàn)，對(duì)多種loss和訓(xùn)練方式進(jìn)行測(cè)試，這里簡(jiǎn)單歸納下實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
（1）多任務(wù)的loss選擇上：最簡(jiǎn)單的rankloss取得了最好的效果。
（2）生成句子的排序指標(biāo)上：采用BertScore/decoder的結(jié)果/Rouge等幾種方法都差不多。
（3）生成數(shù)據(jù)的方式：Beam-search 好于Diverse Beam Search和Nucleus Sampling。
（4）多任務(wù)的另一個(gè)loss選擇kl-divergence和cross entropy表現(xiàn)差不多。
（5）進(jìn)入第二個(gè)訓(xùn)練階段的指標(biāo)：采用困惑度取最好。
文章還證實(shí)了多任務(wù)結(jié)合two-stages的訓(xùn)練可以減少預(yù)測(cè)過(guò)程對(duì)beam-search等trick的依賴。

《FRSUM: Towards Faithful Abstractive Summarization via Enhancing Factual Robustness》

這篇文章來(lái)自Baidu的EMNLP2022的工作，在多任務(wù)基礎(chǔ)上通過(guò)引入對(duì)抗攻擊的思路來(lái)提升摘要的事實(shí)一致性。

文章構(gòu)造了一個(gè)對(duì)抗攻擊任務(wù)，文本信息通過(guò)encoder進(jìn)入deocder前會(huì)被加上一個(gè)擾動(dòng)h，另外希望模型在有擾動(dòng)的情況下，在factual span輸出的真實(shí)結(jié)果概率高于對(duì)抗集中其他可能實(shí)體的概率。這里選擇的factual span則是事先確定模型最可能出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤類型，針對(duì)factual span構(gòu)造對(duì)抗集來(lái)自輸入文本。從消融實(shí)驗(yàn)可以看出擾動(dòng)和對(duì)抗任務(wù)都帶來(lái)一定程度的事實(shí)一致性的提升。

二、長(zhǎng)文本摘要策略

長(zhǎng)文本摘要目前主流的工作是兩個(gè)方向，一個(gè)利用BigBird、LongFromer之類的稀疏attention結(jié)構(gòu)增加模型可接受的輸入長(zhǎng)度；另一個(gè)則是通過(guò)截?cái)唷⒇澙凡呗詠?lái)減少輸入長(zhǎng)度。

《How Far are We from Robust Long Abstractive Summarization?》

文章來(lái)自2022EMNLP，對(duì)于長(zhǎng)文本的摘要生成，該篇文章首先做個(gè)了比較有趣的信息量實(shí)驗(yàn)。對(duì)于平均為6k個(gè)token的英文文章，信息量最多的位置在1k-2k區(qū)間，0-1k區(qū)間信息量排第二，因此對(duì)于長(zhǎng)文本的處理如果簡(jiǎn)單取top 512長(zhǎng)度輸入很有可能只得到一個(gè)次優(yōu)解。

文章實(shí)驗(yàn)了兩種方式，方式一是不限制輸入長(zhǎng)度采用sparse-attention(Longformer的local-attention)；方式二是限制輸入長(zhǎng)度，輸入文本通過(guò)貪婪方式篩選(reduce-then-summ，根據(jù)Rouge貪婪選擇若干句子）。

在文本長(zhǎng)度限制為1k，4k，8k的輸出結(jié)果上，對(duì)于方式一，增加輸入長(zhǎng)度能帶來(lái)輕微的提升，即便是由full attention變成sparse-attention。對(duì)于方式二，1k的長(zhǎng)度限制結(jié)合full attention取得了最佳，增加長(zhǎng)度和稀疏attention并沒(méi)有在方式二中帶來(lái)提升。采用1k長(zhǎng)度結(jié)合篩選再輸入無(wú)疑是最貼近模型的預(yù)訓(xùn)練的方式，限制在1k長(zhǎng)度也避免了對(duì)attention和position embedding的改造，除去了冗余信息也減少生成模型跑偏的風(fēng)險(xiǎn)。

《Investigating Efficiently Extending Transformers for Long Input Summarization》

另一篇采用sparse attention解決長(zhǎng)文本的是Google的Pegasus-X，支持最大token長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)16k，可在huggingface下載。該篇文章引入了staggered block-local Transformer。這種transformer不同層采用了不同的local-attention范圍，這種堆疊的思想類似于CNN感受野，最上層的transformer通過(guò)錯(cuò)位attention可以達(dá)到非常長(zhǎng)的感受野。

文章通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了staggered block-local Transformer即使在有全局的global attention的情況下也能帶來(lái)一定的提升。

《A Multi-Stage Summarization Framework for Long Input Dialogues and Documents》

這篇文章來(lái)自微軟今年的ACL的工作，相比前兩篇文章多了一些工業(yè)風(fēng)。

文章采用了split-then-summarize的形式來(lái)應(yīng)對(duì)長(zhǎng)文本摘要問(wèn)題，在一些長(zhǎng)文本訓(xùn)練集上取得了sota的效果。將長(zhǎng)文本摘要生成過(guò)程分成N個(gè)粗摘要過(guò)程和一個(gè)精摘要過(guò)程，每個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)都有不同的模型來(lái)適配，一共有N+1個(gè)模型。文章特別提及到了多個(gè)過(guò)程共用模型會(huì)帶來(lái)性能下降。

粗摘要過(guò)程的模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)，是將原始文章和目標(biāo)摘要進(jìn)行段落拆分進(jìn)行匹配得到。這個(gè)匹配策略是貪婪的最大化Rouge分值。最終輸入的精摘要模型的文章長(zhǎng)度并沒(méi)有被壓縮在模型輸入最大長(zhǎng)度K以內(nèi)，而是在1K～2K之間。文章給的解釋是，壓縮到K的目標(biāo)長(zhǎng)度更容易產(chǎn)生過(guò)短粗摘要，這些過(guò)短的摘要拼接后會(huì)帶來(lái)一些噪聲。

三、利用圖結(jié)構(gòu)

文章中通常存在一些結(jié)構(gòu)信息，比如句子是否同屬于一個(gè)段落，句子間一些指代關(guān)系，句子是否包含關(guān)鍵詞等，這些信息通?？梢耘c圖結(jié)構(gòu)相結(jié)合提升摘要的效果。

《HEGEL: Hypergraph Transformer for Long Document Summarization》

該篇文章通過(guò)文章結(jié)構(gòu)信息提升抽取式摘要結(jié)果，雖然是抽取式摘要但其將構(gòu)造圖結(jié)構(gòu)信息的方式仍然值得借鑒。該篇文章將句子、句子所屬段落、topic、keyword作為圖中節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖結(jié)構(gòu)，topic和keyword都是通過(guò)抽取的方式得到。句子經(jīng)過(guò)sentence encoder之后在經(jīng)過(guò)兩層Hypregraph attention匯聚點(diǎn)和邊的信息獲得更好的句子表示，再進(jìn)行抽取任務(wù)。

《Abstractive Summarization Guided by Latent Hierarchical Document Structure》

該篇文章同樣來(lái)自今年的EMNLP，該篇文章提出了HierGNN結(jié)構(gòu)希望能通過(guò)圖結(jié)構(gòu)學(xué)到文章中句子之間的依賴關(guān)系，來(lái)提升摘要生成效果。從最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看預(yù)訓(xùn)練和非預(yù)訓(xùn)練模型均有一定的提升。

和上篇文章類似，這里將句子看作圖中節(jié)點(diǎn)，邊則是兩個(gè)句子間的依賴關(guān)系f，文章對(duì)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)s分別給了p(parent),c(child)兩種的表示。

圖中的節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)HierGNN的reasoning結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)匯聚周圍節(jié)點(diǎn)的信息，兩層網(wǎng)絡(luò)更新過(guò)程中有類似遺忘門的gate結(jié)構(gòu)。

最終每個(gè)節(jié)點(diǎn)的表示會(huì)和decoder t時(shí)刻的輸出進(jìn)行g(shù)raph attention加權(quán)求和獲得圖表示，再和decoder輸出經(jīng)過(guò)token attention，softmax獲得對(duì)應(yīng)vocab的分值。

總結(jié)

雖然預(yù)訓(xùn)練模型對(duì)摘要抽取帶來(lái)許多便利，但是實(shí)際應(yīng)用中仍會(huì)遇到語(yǔ)句不流暢、前后事實(shí)不一致等問(wèn)題，然而這些問(wèn)題在嚴(yán)肅醫(yī)療科普中的容錯(cuò)率是比較低的。除了通過(guò)上述所提到的工作，改善摘要的生成過(guò)程。同時(shí)我們也建議在生成之后完善后續(xù)評(píng)估環(huán)節(jié)，比如針對(duì)生成結(jié)果的流暢性評(píng)估過(guò)濾環(huán)節(jié)。我們?cè)谠摥h(huán)節(jié)除了包含一些業(yè)務(wù)規(guī)則之外，還會(huì)從困惑度、Rouge、Domain分類結(jié)果、摘要包含的實(shí)體個(gè)數(shù)等維度進(jìn)行二次打分。

引用

[1]《Pegasus: Pre-training with extracted gap-sentences for abstractive summarization》

[2]《FactPEGASUS: Factuality-Aware Pre-training and Fine-tuning for Abstractive Summarization》

[3]《BRIO: Bringing Order to Abstractive Summarization》

[4]《Calibrating Sequence likelihood Improves Conditional Language Generation》

[5]《How Far are We from Robust Long Abstractive Summarization》

[6]《Investigating Efficiently Extending Transformers for Long Input Summarization》

[7]《A Multi-Stage Summarization Framework for Long Input Dialogues and Documents》

[8]《HEGEL: Hypergraph Transformer for Long Document Summarization》

[9]《Abstractive Summarization Guided by Latent Hierarchical Document Structure》

編輯：黃飛

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