Tokenisierung in LLMs

Große Sprachmodelle (LLMs)

Modelle wie BERT, GPT und RoBERTa haben die natürliche Sprachverarbeitung transformiert. Diese ausgefeilten Modelle erfassen Kontext und Semantik mit erstaunlicher Genauigkeit, was größtenteils auf ihre Tokenisierungsstrategien während der LLM-Trainings und Inferenzphasen zurückzuführen ist.

Rolle der Tokenisierung in LLMs

Tokenisierung ist grundlegend für große Sprachmodelle. Sie zerlegt Text in handhabbare Einheiten – ob es sich dabei um Wörter oder Subwörter handelt – und ermöglicht es dem Modell, Sprache zu verarbeiten und zu verstehen.

GPT-Modelle (Generative Pre-trained Transformer) verwenden häufig einen Subwort-Tokenisierungsprozess, der die Vorteile der Wortebenen- und Zeichenebenen-Tokenisierung kombiniert und so eine effiziente Behandlung unbekannter Wörter und morphologischer Reichtum ermöglicht.

BERT und die GPT-Serie

BERT (Bidirectional Encoder Representations from Transformers) führte eine neue Welle im Verständnis von Sprache ein, indem es den Kontext von Wörtern betonte.

Die GPT-Serie hingegen nimmt einen autoregressiven Ansatz an, indem sie jedes Token basierend auf dem vorhergehenden Text vorhersagt. Die beiden Sprachmodelle lernen aus großen Textmengen, was sie sehr umfangreich macht und ihnen den Spitznamen „große Sprachmodelle“ gibt.

Sie haben beide eine Token-Grenze, die während des Modelltrainings und der Inferenz stets in Betracht zu ziehen ist.

RoBERTa und sein Tokenisierungsprozess

RoBERTa (A Robustly Optimized BERT Approach) verfeinert BERTs Ansatz weiter, indem es mit größeren Batches und längeren Sequenzen sorgfältiger trainiert wird, was zu einem verbesserten kontextuellen Verständnis führt.

Das RoBERTa-Modell verwendet eine bytebasierte BPE (Byte Pair Encoding) als Tokenisierungsmechanismus, eine Form der Subwort-Tokenisierung. Das macht es effizienter und wirksamer, mit unterschiedlichen Sprachen und Wortformen umzugehen.

Tokenisierungstechniken

Im Bereich der großen Sprachmodelle ist die Tokenisierung ein kritischer Vorverarbeitungsschritt, der Text in handhabbare Stücke zerlegt, was alles von dem Verständnis des Modells für Sprachfeinheiten bis hin zu seinem Umgang mit vielfältigen Wortschätzen beeinflusst.

Wortebenen- vs. Subwortebenen-Tokenisierung

Wortebenen-Tokenisierung zerlegt Text in einzelne Wörter, während Subwortebenen-Tokenisierung Wörter weiter in kleinere Zeichenketten zerlegt.

Wortebenen-Methoden sind unkompliziert, können aber mit großen Wortschätzen und seltenen Wörtern zu kämpfen haben. Im Gegensatz dazu verbessert die Subwortebenen-Tokenisierung wie SentencePiece die Fähigkeit eines Modells, Text zu verstehen und zu generieren, indem es Wortwurzeln und Affixe erfasst, was es effektiver im Umgang mit seltenen Wörtern macht.

Tokenizer und Kodierungsmethoden

Tokenizer dienen als Rückgrat von Sprachmodellen. Die Kodierung umfasst im Wesentlichen zwei Schritte: Tokenisierung und numerische Darstellung.

Kodierungsmethoden verwandeln Text in ein von Maschinen verständliches Format.

Beliebte Kodierungsmethoden umfassen Byte-Pair Encoding (BPE) und WordPiece.

BPE verschmilzt iterativ häufige Paare von Bytes oder Zeichen, um das Modell effizient bei der Verarbeitung von Textdaten zu unterstützen.

Umgang mit Tokens, die nicht im Wortschatz enthalten sind

Selbst die umfassendsten Tokenizer stoßen auf Wörter, die während ihres Trainings nicht gesehen wurden, bekannt als Tokens, die nicht im Wortschatz enthalten sind (OOV).

Ein effektiver Umgang mit OOV-Tokens ist für ein robustes Sprachverständnis unerlässlich.

Strategien zum Umgang mit OOVs umfassen die Verwendung eines speziellen Tokens für unbekannte Wörter oder Subwort-Tokenisierung, die unbekannte Wörter aus bekannten Subwörtern zusammensetzen kann.

Optimierung und Effizienz

Die Optimierung und Effizienz sind entscheidend für die Ausbalancierung von Rechenleistung und Speichernutzung, insbesondere während der Tokenisierung. Dies kann sowohl die Trainings- als auch die Inferenzzeit erheblich beeinflussen.

Tokenisierung und Modellleistung ausbalancieren

Die Tokenisierung von Textdaten ist unerlässlich, da sie Rohdatentext in ein Format umwandelt, das ein Modell verstehen kann.

Effizienz in diesem Prozess bedeutet, hohe Leistung zu erhalten und gleichzeitig den Ressourcenverbrauch zu minimieren.

Beispielsweise zeigt die Nutzung eines neuronalen Unigramm-Sprachmodells als Tokenizer einen Ansatz, bei dem die Tokenisierung für Leistung optimiert wird, wie in der Forschung zur Tokenisierung belegt.

• Effizienz: Wird erreicht, indem die Anzahl der generierten Tokens reduziert wird, was die Rechenlast verringern kann.
• Inferenzzeit: Wird mit einem effektiven Tokenizer verbessert, der weniger Berechnungen erfordert.

Kompromisse bei der Tokenisierung

Die Tokenisierung ist kein Einheitsprozess und beinhaltet eine Reihe von Kompromissen.

Diese Kompromisse manifestieren sich in Form von Ausgleichen zwischen Rechen- und Speicheranforderungen:

• Feinkörnige Tokens: Mehr Speicher, aber potenziell höhere Genauigkeit.
• Grobkörnige Tokens: Weniger Speicher, aber möglicherweise Informationsverlust.

Die Effizienz eines Sprachmodells hängt oft von der verwendeten Tokenisierungsmethode ab.

Die Auswahl einer Tokenisierungsstrategie muss die Rechenbeschränkungen und die gewünschte Inferenzzeit berücksichtigen.

Einblicke in die Leistung von Tokenizern deuten darauf hin, dass mehrsprachige Sprachmodelle unterschiedliche Wirksamkeiten in verschiedenen Sprachen aufweisen können, was auf die Komplexität der Suche nach einem optimalen Kompromiss hinweist.

Tokenisierung in der Praxis

Die Anwendung der Tokenisierung ist ein entscheidender Schritt bei der genauen und effizienten Verarbeitung von Textdaten.

Lassen Sie uns untersuchen, wie maßgeschneiderte Tokenisierung entscheidend ist, wenn es darum geht, die Feinheiten verschiedener Domänen und sich entwickelnder sprachlicher Nuancen anzugehen.

Feinabstimmung der Tokenisierung für domänenspezifische Bedürfnisse

Beim Einsatz von Sprachmodellen in spezialisierten Bereichen ist die Feinabstimmung des Tokenizers unerlässlich.

Ihr Tokenizer sollte domänenspezifische Tokens enthalten, um die einzigartige Terminologie Ihres Fachgebiets zu erfassen.

Beispielsweise könnten Sie in der Rechtsdomäne Ihren Tokenizer an einem domänenspezifischen Korpus trainieren, um sicherzustellen, dass Begriffe wie „collateral estoppel“ als einzelne Entitäten behandelt werden.

Andererseits sollten im Gesundheitswesen Akronyme wie MRI nicht aufgebrochen werden, um ihre Bedeutung zu bewahren.

Beispiele für feinabgestimmte Tokenisierung:

• Rechtstexte: ‚Non-disclosure_agreement‘, ‚intellectual_property‘
• Medizinische Aufzeichnungen: ‚electroencephalogram‘, ‚hemoglobin_A1C‘

Tokenizer-Erweiterung und adaptive Tokenisierung

Tokenizer-Erweiterung befasst sich mit Einschränkungen innerhalb eines Tokenizers, indem neue Tokens eingeführt oder bestehende angepasst werden, um die sprachlichen Nuancen innerhalb der Daten besser widerzuspiegeln.

Adaptive Tokenisierung geht einen Schritt weiter, indem der Tokenizer basierend auf dem Text, dem er begegnet, modifiziert wird. Dies macht es besonders nützlich für den Umgang mit dynamischen, sich entwickelnden Datensätzen.

Diese Praxis stellt sicher, dass ein Modell weiterhin optimal funktioniert, indem es sich an neue Vokabularien und Nutzungstrends im Laufe der Zeit anpasst. Wenn neues Vokabular auftaucht, wie technikspezifisches Jargon oder viraler Slang, muss sich Ihr Tokenizer anpassen, um Kohärenz und Verständnis aufrechtzuerhalten.

Tabelle 1: Auswirkungen der adaptiven Tokenisierung

Die Verwendung von AMBERT, einem vortrainierten Sprachmodell mit mehrstufiger Tokenisierung, zeigt, wie die Variation der Granularität von Tokens die Leistung des Modells in verschiedenen Datensätzen verbessern kann.

Solche Fortschritte unterstreichen die Wirksamkeit der adaptiven Tokenisierung in der Praxis.

Man passt Sprachmodelle durch spezielle Anpassungen der Tokenizer an, damit sie Texte genauer bearbeiten können, als es normale Modelle tun.

Dieser maßgeschneiderte Ansatz ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Relevanz und Effizienz von Anwendungen der natürlichen Sprachverarbeitung (NLP) in verschiedenen und spezialisierten Domänen.