BERT的产生和发展

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黄生 发表于 2025/10/11 16:30:47 2025/10/11
【摘要】 BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)的产生源于2018年谷歌研究团队对预训练语言模型范式的根本性重构。在BERT出现之前,主流语言模型如GPT采用单向自回归训练,仅能从左到右或从右到左理解文本,这种单向性限制了模型对上下文的全貌把握。ELMo虽然尝试通过双向LSTM结合两个方向的表示,但本质仍是浅层特征拼接...

BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)的产生源于2018年谷歌研究团队对预训练语言模型范式的根本性重构。在BERT出现之前,主流语言模型如GPT采用单向自回归训练,仅能从左到右或从右到左理解文本,这种单向性限制了模型对上下文的全貌把握。ELMo虽然尝试通过双向LSTM结合两个方向的表示,但本质仍是浅层特征拼接而非深度双向编码。

BERT的核心突破在于两个创新训练任务:掩码语言建模(Masked Language Model)和下一句预测(Next Sentence Prediction)。MLM随机遮盖输入文本中的部分词元,要求模型基于双向上下文预测被遮盖内容,这使Transformer编码器能同时利用左右两侧信息。NSP则让模型判断两个句子是否连续,增强了模型理解句子间关系的能力。这种预训练策略使BERT在11项自然语言理解任务上取得突破性进展,包括将GLUE基准推升至80.4%(绝对提升7.6%),MultiNLI准确率达到86.7%,展示了通用语言理解的强大潜力。

BERT的成功催生了三大技术发展脉络。规模扩展方向产生了RoBERTa,它通过去除NSP任务、扩大批次大小和训练数据,证明优化训练策略比架构创新更重要;ALBERT则通过参数共享和句子顺序预测,在减少参数量的同时保持性能。架构创新方向涌现出DistilBERT,利用知识蒸馏将模型尺寸减小40%而保留97%的性能;ELECTRA引入替换token检测预训练任务,提升训练效率。领域适应方向衍生了BioBERT(医学领域)、SciBERT(科学文献)和LegalBERT(法律文本),通过在特定领域语料上继续预训练,显著提升专业领域任务表现。

BERT的技术影响延伸到计算机视觉领域,Vision Transformer将图像分块处理并应用标准Transformer架构,证明无需卷积归纳偏置也能实现卓越性能。这促进了多模态模型发展,如VL-BERT和VisualBERT,它们统一处理文本和图像输入,为图文理解任务建立新范式。BERT的预训练-微调框架也成为大语言模型的基础技术路径,GPT系列、T5等模型都借鉴了其核心思想。

当前,BERT的遗产体现在三个方面:技术层面确立了基于Transformer的预训练-微调范式;实践层面催生了Hugging Face等开源生态,降低技术应用门槛;理论层面推动了对语言表示学习的理解,为后续模型提供可解释性研究基础。虽然如今大型生成式模型成为焦点,但BERT开创的编码器架构和双向预训练理念仍在信息检索、文本分类等理解任务中保持重要地位,其平衡效率与性能的特点使其在工业部署中持续发挥价值。

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