Token

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最近更新于:2025-03-22 17:23:52

在自然语言处理(NLP)和大型语言模型(例如 GPT 系列)中,“ token ” 是一个非常核心的概念。


1. Token 的基本概念

  • 定义:
    Token 通常指文本中最小的语义单位。它可能是一个单词、一部分单词(尤其是对于复合词或生僻词)或者甚至是标点符号、空格等。在语言模型中,文本会被分解成一系列 token,模型基于这些 token 进行输入编码、生成和理解。
  • 示例:
    例如,在英语中,“Hello, world!” 可能被拆分成 [“Hello”, “,”, “world”, “!”] 四个 token;而在中文中,由于汉字本身就携带了语义,有时每个汉字会被视为一个 token,或者采用其他分词策略(如基于词语、子词或短语的分词方法)。

2. Tokenization(分词)过程

  • 目的:
    分词的主要目标是将原始文本转换为计算机能够理解的离散单位。由于语言的复杂性和多样性,分词策略会根据不同任务和语言的特点有所不同。
  • 常见方法:
    • 基于空格分割: 对于英语等使用空格作为词界的语言,可以直接按照空格分割。但这种方法对于标点符号和复合词处理不够精细。
    • 子词分割(Subword Tokenization): 例如 Byte-Pair Encoding(BPE)、WordPiece、SentencePiece 等方法,会将词拆分为更小的单元,这样既能处理常见词,又能较好地表示生僻词或新词。
    • 字符级分词: 每个字符都视为一个 token。这种方法能捕捉到细粒度的信息,但可能导致序列长度增加,计算成本较高。
  • 应用实例:
    对于大型语言模型(如 GPT),通常采用子词分割方法。这样做的好处是既能减少词汇表的大小,又能应对未知词汇(OOV,Out-Of-Vocabulary)问题。例如,“unhappiness” 可能被拆分为 [“un”, “happi”, “ness”] 三个 token,而不是单独的单词。

3. Token 在模型中的作用

  • 输入与输出:
    在训练或推理过程中,模型接收到的输入是 token 的序列。模型根据这些 token 生成内部表示,并最终输出一个新的 token 序列作为结果。
  • 序列长度限制:
    由于计算资源和模型结构的限制,很多模型(尤其是 Transformer 架构)都会对输入 token 数量设定上限。超过上限的文本需要截断或分批处理。这也是为什么在使用 API 时常提到“token 限制”的原因。
  • 概率分布和生成:
    模型在生成文本时,会基于当前 token 的上下文计算每个可能后续 token 出现的概率分布,并选择最有可能的 token 添加到输出序列中。这个过程是逐步进行的,直到满足生成结束的条件(例如达到最大长度或遇到特定结束符)。

4. Token 与文本表示

  • 词汇表(Vocabulary):
    Tokenization 后,每个 token 通常会映射到一个唯一的数字(或索引),这些数字构成了模型的输入。模型内部有一个嵌入层(Embedding Layer),它将每个 token 的数字表示转换为一个高维向量,供后续计算使用。
  • 嵌入向量(Embedding):
    这些向量捕捉了 token 之间的语义关系,例如“猫”和“狗”的向量可能在空间中更接近,而“猫”和“汽车”的向量则相对遥远。这种表示方式使得模型能够理解词语之间的相似性和上下文关系。

总结

Token 是文本处理和语言模型的基本单位,通过将文本拆分为一个个离散的 token,我们能够让计算机更好地理解和生成自然语言。分词策略(如 BPE、WordPiece 等)的选择会直接影响模型的性能和效率。理解 token 的概念及其在模型中的应用,对于设计和使用现代 NLP 模型至关重要。


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