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【大模型】从零样本到少样本学习：一文读懂 Zero-shot、One-shot 和 Few-shot 的核心原理与应用！

news 2024/11/28 11:27:45

《从零样本到少样本学习：一文读懂 Zero-shot、One-shot 和 Few-shot 的核心原理与应用！》

正文：

在自然语言处理（NLP）领域，Zero-shot、One-shot 和 Few-shot 学习已经成为衡量大语言模型泛化能力的重要指标。尤其是在大规模预训练模型（如 GPT 系列）的推动下，这些技术得到了广泛应用和关注。本篇文章将带你全面了解这三种学习方法的核心概念、原理和实际应用场景。

1. 什么是 Zero-shot 学习？

定义：

Zero-shot 学习指模型仅通过任务描述（Task Description）理解任务，并在没有任何示例的情况下预测输出结果。它完全依赖于预训练阶段中学习到的通用知识，不需要针对具体任务的额外数据。

特点：

无示例：模型仅通过任务描述执行推理。
广泛适用：适合没有标注数据的新任务。
性能受限：对复杂任务的预测准确率较低。

示例：任务：将英语翻译成法语。

Task Description: Translate English to French:  
Prompt: cheese => ?

输出：模型根据上下文知识输出 “fromage”。

优点：

不需要额外训练数据。
能快速验证模型在新任务上的能力。

缺点：

对任务复杂度较高的问题效果有限。
缺乏示例指导，易受语言模态间知识缺失的影响。

2. 什么是 One-shot 学习？

定义：

One-shot 学习是在任务描述的基础上，提供一个输入输出示例，模型通过示例掌握任务模式，但不对模型权重进行更新。

特点：

任务描述 + 单示例：增加了对任务的初步指导。
无梯度更新：仅依赖示例推理，无需训练。

示例：任务：将英语翻译成法语。

Task Description: Translate English to French:  
Example: sea otter => loutre de mer  
Prompt: cheese => ?

输出：模型根据单个示例输出 “fromage”。

优点：

单个示例可以显著提升简单任务的准确性。
高效、便捷，适合资源有限的任务。

缺点：

对于复杂任务，单个示例可能不足以揭示模式。
示例质量对预测结果影响较大。

3. 什么是 Few-shot 学习？

定义：

Few-shot 学习是在任务描述的基础上，提供多个输入输出示例，通过示例展示任务的模式和多样性，模型依此进行推理。

特点：

任务描述 + 多示例：示例越多，模型对任务的理解越全面。
无梯度更新：无需权重调整，直接推理。

示例：任务：将英语翻译成法语。

Task Description: Translate English to French:  
Examples:
- sea otter => loutre de mer  
- peppermint => menthe poivrée  
- plush giraffe => girafe peluche  
Prompt: cheese => ?

输出：模型根据多个示例输出 “fromage”。

优点：

更高的准确性，适合任务模式较复杂的场景。
提供示例覆盖任务模式后，泛化能力较强。

缺点：

对示例的数量和质量要求较高。
示例不足或模式不清晰时效果会受限。

4. 总结对比：Zero-shot、One-shot、Few-shot

方法	特点	优点	缺点
Zero-shot	无示例，仅任务描述预测	不需额外训练数据，适合新任务	对复杂任务准确率低
One-shot	单个示例辅助预测	少量示例即可提升效果	对示例依赖较高
Few-shot	多个示例辅助预测	泛化能力强，对多样任务模式适用	对示例数量和质量要求较高