论文

BERT交叉编码器相关性机制:追踪查询与文档间的信息流

How BERT-based Cross-Encoders Model Relevance in Information Retrieval?

模型评测上下文与知识检索增强模型行为与机制分析鲁棒性、公平性与可信度评测

摘要

交叉编码器是信息检索中最有效但也是效率最低的模型。尽管它们取得了成功,但其相关性预测背后的机制仍然知之甚少,特别是它们如何处理以匹配查询和文档。这种可解释性的缺乏限制了它们的优化,可能导致次优检索,尤其是域外检索,并引起过度参数化模型的效率问题。为了应对这些挑战,本文研究了交叉编码器行为的两个尚未充分探索的方面。首先,为了理解相关性预测过程,我们跟踪过程不同阶段以及不同输入段之间的信息流。我们研究构成这一信息流、并使交叉编码器能够预测段落与查询相关性的信号性质。我们的工作特别关注交叉编码器在查询和文档之间执行的匹配。其次,我们探讨交叉编码器如何处理域外文档和/或查询。通过一系列可解释性实验,我们在域内和域外数据集上评估了三种基于 BERT 的交叉编码器模型,它们的大小和预训练策略各不相同。总的来说,这项研究既巩固了关于交叉编码器如何建模相关性的已知知识,又通过探索匹配信号的作用来扩展它。

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图 1. 神经元积分梯度方法的图示。蓝色曲线(左轴)描述了当我们沿着路径 γ⁡(t) 前进时模型的 logit z⁡(⋅)(即 P 中 sigmoid 的输入)的恢复。绿色曲线(右轴)表示沿该路径的各个神经元的梯度 ∂γy​(t)∂t:实线对应于重要神经元,其梯度在 logit 变化(两条红线之间)时不为零,虚线对应于不重要神经元。