LLM面面观之Prefix LM vs Causal LM

1. 背景

关于Prefix LM和Causal LM的区别，本qiang在网上逛了一翻，发现多数客官只给出了结论，但对于懵懵的本qiang，结果仍是懵懵...

因此，消遣了多半天，从原理及出处，交出了Prefix LM和Causal LM两者区别的更为清楚的说明。

2. Prefix LM

Prefix LM，即前缀语言模型，该结构是Google的T5模型论文起的名字，望文知义来说，这个模型的”前缀”有些内容，但继续向前追溯的话，微软的UniLM已经提及到了。

Prefix LM其实是Encoder-Decoder模型的变体，为什么这样说？解释如下：

(1) 在标准的Encoder-Decoder模型中，Encoder和Decoder各自使用一个独立的Transformer

( 2) 而在Prefix LM，Encoder和Decoder则共享了同一个Transformer结构，在Transformer内部通过Attention Mask机制来实现。

继续展开下Attention Mask机制，马上主题就有解了！

与标准Encoder-Decoder类似，Prefix LM在Encoder部分采用Auto Encoding (AE-自编码)模式，即前缀序列中任意两个token都相互可见，而Decoder部分采用Auto Regressive  (AR-自回归)模式，即待生成的token可以看到Encoder侧所有token(包括上下文)和Decoder侧已经生成的token，但不能看未来尚未产生的token。

下面的图很形象地解释了Prefix LM的Attention Mask机制(左)及流转过程(右)。

        

Prefix LM的代表模型有UniLM、T5、GLM(清华滴~)

3. Causal LM

了解了Prefix LM后，再来看Causal LM就简单的多了~

Causal LM是因果语言模型，目前流行地大多数模型都是这种结构，别无他因，因为GPT系列模型内部结构就是它，还有开源界的LLaMa也是。

Causal LM只涉及到Encoder-Decoder中的Decoder部分，采用Auto Regressive模式，直白地说，就是根据历史的token来预测下一个token，也是在Attention Mask这里做的手脚。

参照着Prefix LM，可以看下Causal LM的Attention Mask机制(左)及流转过程(右)。

        

Ps(图真是个好东西，一图胜万字呀)

4. 如何选取

两种结构均能生成文本，应该如何选择呢？只能说仁智见仁智。本qiang也搜寻了一番，有一篇google的论文，从理论上推导了Causal LM在情境学习(In-Context Learning)中比不上Prefix LM，感兴趣地客官可以看看论文。

5. 总结

一句话足矣~

前缀语言模型可以根据给定的前缀生成后续的文本，而因果语言模型只能根据之前的文本生成后续的文本。

6. 参考

(1) google T5: https://arxiv.org/pdf/1910.10683v4.pdf

(2) 微软UniLM: https://arxiv.org/pdf/1905.03197.pdf

(3) google理论评估PLM与CLM: https://arxiv.org/pdf/2308.06912.pdf