斯坦福大学自然语言处理的QA数据集SQuAD

真英雄，成名于少林寺武侠大会；好算法，验证在斯坦福公开数据。

武侠小说中一个公平且有影响力的平台，可以让侠之大者脱颖而出，科研也是，一个优秀的公开数据集可以让好算法脱颖而出，并同时让那些靠吹的算法身败名裂。本文将详细叙述今年目前为止自然语言处理界最重量级的数据集 SQuad。

1. SQuAD是什么？

SQuAD 是斯坦福大学于2016年推出的数据集，一个阅读理解数据集，给定一篇文章，准备相应问题，需要算法给出问题的答案。此数据集所有文章选自维基百科，数据集的量为当今其他数据集(例如，WikiQA)的几十倍之多。一共有107,785问题，以及配套的 536 篇文章。数据集的贡献者为斯坦福Percy Liang等人，Percy Liang是自然语言处理界的一位全才，在Semantic Parsing, QA, Optimization等多个领域都有重要贡献。

当前的公开数据集对比如下，MCTest，Algebra和Science是现在的三个公开的阅读理解数据集，我们可以看到Squad在数量上远远超过这三个数据集，这使得在这个数据集上训练大规模复杂算法成为可能。同时，相比于WikiQA和TrecQA这两个著名问答数据集，Squad也在数量上远远超过。而CNN Mail和CBT虽然大，但是这两个数据集都是挖空猜词的数据集，并不是真正意义上的问答。

2. 追赶ImageNet ，发力自动问答领域

这个数据集文章展现了着斯坦福做一个自然语言处理的ImageNet的野心，他很可能成为自然语言学术界未来至少一年内最流行的数据集。模型在这个数据集上做出好成绩，可以让自己的文章加分不少，被顶会录取的几率大大增加。如果读者想发顶会，且目前没有明确的研究方向，那么刷这个数据集是一条很好的道路。

于此同时，这个数据集也会为工业界做出贡献。之所以说会为工业界做出贡献，因为自然语言处理的研究风气和图像相比差一些，任务较多，且没有在paper里面附带代码的行业规则，导致很多工作无法重现，甚至有些人会连实验都不做，直接往图和表里面填数造一篇文章。而这个数据集学习了Imagenet，不给测试集，这样你就没法作弊，把代码交上来，我来给你跑，之后把测试集合上的水平评测出来，这样大家都公平，谁也别吹牛，谁也别作弊。此种环境有利于真正大贡献的工作得以浮现，例如Residual Network在去年席卷图像领域，在一个公平的环境下，以比其他对手好很多的效果呈现在了世人的面前。而SQuAD则是斯坦福在自然语言处理上，意图构建一个类似“ImageNet”的测试集合，分数实时在leaderboard上显示。

这就让这个数据集有如下优势：

测试出真正的好算法。尤其对于工业界，这个数据集是十分值得关注的，因为他可以告诉大家现在各个算法在“阅读理解”或者说“自动问答”这个任务上的排名。我们可以光看分数排名，就知道世界上哪个算法最好， 不会再怀疑是作者做假了还是实现的不对。

提供一个阅读理解的大规模数据集。由于之前的阅读理解数据集规模太小或者十分简单，用一个普通的深度学习算法就可以刷到90%度，所以并不能很好的体现不同算法优劣。

纵使SQuAD不会像ImageNet有那么大的影响力，但绝对也会在接下来的几年内对自动问答领域产生深远的影响，并且是各大巨头在自动问答这个领域上的兵家必争之地（IBM已经开始了）。

3. 如何构建 SQuad数据集？

接下来，让我们详细介绍这个数据集的构建（此数据集已经被EMNLP2016会议收录https://arxiv.org/pdf/1606.05250.pdf），我们先感受一下这个数据集精美的界面。

从图中我们可以看到，在验证集合和测试集合的水平。其中测试集合需要你提交一个可以运行的程序。最后一名和第一名分别是作者做的baseline以及人来回答能达到的水平，我们可以看到虽然只发布一个月，新加坡一些大学和IBM公司已经在这个任务上进行了尝试。下图就是这个数据集的一个样例，首先给定一篇文章，然后开始问问题，第一个问题“什么造成了降雨”答案是重力造成的。问题十分有难度，需要推理，不过答案仍然在文中出现过。

数据集的具体构建如下

1. 文章是随机sample的wiki百科，一共有536篇wiki被选中。而每篇wiki，会被切成段落，最终生成了23215个自然段。之后就对这23215个自然段进行阅读理解，或者说自动问答。

2. 之后斯坦福，利用众包的方式，进行了给定文章，提问题并给答案的人工标注。他们将这两万多个段落给不同人，要求对每个段落提五个问题。

3. 让另一些人对提的这个问题用文中最短的片段给予答案，如果不会或者答案没有在文章中出现可以不给。之后经过他们的验证，人们所提的问题在问题类型分布上足够多样，并且有很多需要推理的问题，也就意味着这个集合十分有难度。如下图所示，作者列出了该数据集答案的类别分布，我们可以看到日期，人名，地点，数字等都被囊括，且比例相当。

4. 这个数据集的评测标准有两个，第一：F1，第二：EM。EM是完全匹配的缩写，必须机器给出的和人给出的一样才算正确。哪怕有一个字母不一样，也会算错。而F1是将答案的短语切成词，和人的答案一起算recall，Precision和F1，即如果你match了一些词但不全对，仍然算分。

5. 为了这个数据集，他们还做了一个baseline，是通过提特征，用LR算法将特征组合，最终达到了40.4的em和51的f1。而现在IBM和新加坡管理大学利用深度学习模型，均突破了这个算法。可以想见，在不远的将来会有更多人对阅读理解发起挑战，自然语言的英雄也必将诞生。甚至会有算法超过人的准确度。

自动问答超越人类，你准备好了？

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