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腾讯：将LLM排序能力迁移至BERT

article 2024/11/23 12:19:58

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📖标题：Best Practices for Distilling Large Language Models into BERT for Web Search Ranking
🌐来源：arXiv, 2411.04539

🌟摘要

🔸最近的研究强调了大型语言模型（LLM）作为零样本相关性排序者的巨大潜力。这些方法主要利用快速学习，通过生成潜在文档的排名列表来评估查询和文档之间的相关性。尽管LLM有前景，但与LLM相关的巨额成本对其在商业搜索系统中的直接实施构成了重大挑战。
🔸为了克服这一障碍并充分利用LLM在文本排名方面的能力，我们探索了将LLM的排名专业知识转移到类似于BERT的更紧凑模型的技术，使用排名损失来部署资源密集度较低的模型。具体来说，我们通过持续预训练来增强LLM的训练，以查询为输入，以点击的标题和摘要为输出。然后，我们使用排名损失对LLM进行监督微调，将最后一个标记指定为整个句子的代表。鉴于自回归语言模型的固有特性，只有最后一个标记可以封装所有前面的标记。此外，我们引入了混合的逐点和边际MSE损失，将排名知识从LLM转移到更小的模型，如BERT。这种方法为具有严格资源约束的环境创建了一个可行的解决方案。
🔸离线和在线评估都证实了我们方法的有效性，截至2024年2月，我们的模型已成功集成到商业网络搜索引擎中。

🛎️文章简介

🔸研究问题：如何将大语言模型（LLM）的能力有效地转移到BERT模型中，以提升网页搜索排名的性能？
🔸主要贡献：论文提出了一个名为DisRanker的蒸馏排名框架，结合了LLM和BERT的优势，通过领域特定的继续预训练和混合损失函数来提升搜索排名的效果。

📝重点思路

🔺相关工作

🔸LLM文本排名：越来越多地用于搜索引擎中的相关性排名任务，主要分为即时方法和监督微调技术，但继续预训练来和排名损失来的优化研究较少。
🔸文本排序的知识蒸馏：集中于最小化教师和学生的软目标分布之间的差异，总体目标是压缩模型大小并减少总推理成本，其中包括内存需求和计算开销。

🔺论文方案

🔸领域继续预训练：使用搜索数据进行继续预训练，使模型更好地理解查询和文档之间的关系。具体来说，使用查询作为输入，生成标题和摘要作为输出，从而增强模型对相关性的建模能力。
🔸监督微调：在LLM上使用排名损失进行监督微调，使用标记表示查询和文档对，通过密集层将最后一层的表示映射到一个标量值，以优化排名性能。
🔸知识蒸馏：采用混合的点对点均方误差（Point-MSE）和边际均方误差（Margin-MSE）损失函数，将LLM的预测分数和排序能力转移到BERT模型中，以提高BERT在排名任务中的表现。

🔎分析总结

🔸离线和在线评估的有效性：DisRanker在离线和在线评估中都表现出色，显著提升了搜索排名的效果。
🔸混合损失函数的有效性：使用混合的Point-MSE和Margin-MSE损失函数比单独使用其中一种损失函数在PNR和NDCG指标上都有更好的表现。
🔸在线A/B测试结果：DisRanker在实际搜索系统中的部署效果显著，页面点击率（PageCTR）、平均点击后停留时间（post-click dwell time）和用户点击率（UserCTR）都有显著提升。
🔸模型运行效率的提升：通过实验比较了LLM教师模型和BERT学生模型的吞吐量和成本节省，结果显示BERT学生模型在运行效率上有显著优势。
🔸分数分布分析：通过分析LLM教师模型和BERT学生模型的输出分数分布，发现混合损失函数有助于防止学生模型过拟合，同时保持排序的相对顺序。