equence to Sequence Learning with Neural Networks 导读

本文介绍了一种基于深度神经网络（DNN）的序列到序列学习方法，该方法使用多层长短时记忆网络（LSTM）将输入序列映射为固定维度向量，并使用另一个深LSTM解码目标序列。在英语到法语翻译任务上，该方法取得了BLEU得分34.8的好成绩，并且能够处理长句子和生词。此外，该方法还能够学习出合理的短语和句子表示，对动词形式的变化具有一定的鲁棒性。最后，作者发现反转源语言中所有句子中的单词顺序可以显著提高模型性能。

论文方法

方法描述

该论文提出了一种基于LSTM神经网络的序列到序列学习模型，用于处理输入和输出序列长度不同、具有复杂非单调关系的序列转换问题。该模型通过将输入序列映射为一个固定维度向量，并使用另一个LSTM神经网络将其映射为目标序列，来实现条件概率估计。在计算过程中，该模型使用了特殊的句子结束符号“”，以便定义所有可能长度的序列分布。此外，该模型还采用了两个不同的LSTM，深度LSTM以及反转输入句子顺序等改进措施。

方法改进

该模型采用了以下三个重要的改进：

使用两个不同的LSTM：一个用于输入序列，另一个用于输出序列。这增加了模型参数数量，但不会带来额外的计算成本，并且可以同时训练多个语言对。
深度LSTM显著优于浅层LSTM，因此选择了四层LSTM。
反转输入句子的顺序，使得输入序列中的每个词都与目标序列中对应位置的词更接近，从而更容易建立输入和输出之间的联系。

解决的问题

该模型解决了序列转换问题，即给定一个输入序列，如何生成一个相应的输出序列。由于输入和输出序列长度可能不同，而且它们之间可能存在复杂的非单调关系，传统的RNN很难处理这些问题。该模型利用LSTM神经网络的强大能力，成功地解决了这些挑战。此外，该模型还引入了一些改进措施，进一步提高了性能。

论文实验

本文介绍了作者在WMT’14英语到法语机器翻译任务上所做的三个实验，并使用BLEU分数作为评估指标。

第一个实验是直接应用LSTM模型进行翻译，结果表明该方法的表现不如基于短语的统计机器翻译（SMT）系统。第二个实验是在SMT系统的n-best列表中应用LSTM模型进行重打分，结果表明这种方法比直接应用LSTM模型表现更好。第三个实验是对源句子进行反转，结果表明这种方法可以显著提高LSTM模型的表现，特别是在长句子上的表现。

具体来说，在第一个实验中，作者将LSTM模型应用于WMT’14英语到法语数据集，直接进行翻译，但是结果不如基于短语的SMT系统。在第二个实验中，作者将LSTM模型应用于SMT系统的n-best列表中进行重打分，结果表明这种方法比直接应用LSTM模型表现更好。在第三个实验中，作者对源句子进行了反转，结果表明这种方法可以显著提高LSTM模型的表现，特别是在长句子上的表现。

总的来说，本文证明了LSTM模型在机器翻译任务中的有效性，并提供了一些优化技巧来进一步提高其性能。