نموذج الطالب والمعلم (student model and the teacher model) هما مفهومان شائعان في مجال تعلم الآلة، وخاصة في سياق التقليل المعرفي (knowledge distillation).
ففي مجال التقليل المعرفي، يكون الهدف هو تدريب نموذج صغير وفعال (نموذج الطالب) للقيام بمهمة معينة مع نسبة تحقق ذات دقة متطابقة أو أفضل من نموذج كبير ومعقد (نموذج المعلم). يتم تدريب نموذج الطالب عادةً لتحمل النتائج المنجزة من نموذج المعلم، والذي قد تم تدريبه على مجموعة بيانات كبيرة ولديه مستوى جيد من الأداء في المهمة المعنية.
فيما يلي مثال لكيفية استخدام نموذج الطالب والمعلم في مجال معالجة اللغة الطبيعية:
- دعنا نقول أنك تريد تدريب نموذج تعلم آلي لترجمة النص من لغة إلى لغة أخرى (مثل الإنجليزية إلى الفرنسية).
- لديك مجموعة كبيرة من الجُمل المترجمة التي تستخدمها لتدريب شبكة عصبية عميقة (DNN) كنموذج المعلم. يحتوي DNN على العديد من الطبقات والملايين من المعلمات (parameters)، ويستغرق وقتًا كبيرًا لتدريبه.
- بعد تدريب DNN، تريد إنشاء نموذج أصغر يمكنه ترجمة النص بنفس الدقة، ولكنه أكثر فعالية وأسهل للنشر. عندها تقرر استخدام التقليل المعرفي للقيام بذلك.
- تبدأ بتدريب شبكة عصبية أصغر (مثل نموذج المتحول Transformer مع أقل عدد من الطبقات والمعلمات).
- كنموذج الطالب. تستخدم النتائج المنجزة من نموذج المعلم (DNN) كهدف لنموذج الطالب، وليس الترجمات الحقيقية للجُمل. هذا يسمح لنموذج الطالب بالتعلم من خبرة نموذج المعلم.
- تواصل تدريب نموذج الطالب على الجُمل المترجمة، وتعديل الأوزان والعوامل العامة للنموذج لتصغير الفرق بين نتائجه ونتائج نموذج المعلم. عندما يصبح نموذج الطالب أكثر دقة، يصبح أكثر تشابهًا مع نموذج المعلم من حيث أدائه في مهمة الترجمة.
عطفاً على المثال السابق، يمكن استخدام نموذج الطالب والمعلم في مجموعة متنوعة من المهام في مجال معالجة اللغة الطبيعية، بما في ذلك:
- تصنيف النصوص والمشاعر: يمكن تدريب نموذج الطالب لتصنيف النص في فئات مختلفة (مثل الإيجابية، السلبية، المحايدة) على أساس نتائج نموذج المعلم الذي تم تدريبه على مجموعة كبيرة من النصوص الموسمة.
- الترجمة الآلية: كما ذكرت مسبقًا، يمكنك تدريب نموذج الطالب لترجمة النص من لغة إلى لغة أخرى على أساس نتائج نموذج المعلم الذي تم تدريبه على مجموعة كبيرة من الجُمل المترجمة.
- تلخيص النص: يمكن تدريب نموذج الطالب لإنتاج ملخص لنص طويل على أساس نتائج نموذج المعلم الذي تم تدريبه على مجموعة كبيرة من النصوص الملخصة.
- نمذجة اللغة: يمكن تدريب نموذج الطالب لتنبؤ الكلمة التالية في جملة على أساس نتائج نموذج المعلم الذي تم تدريبه على مجموعة كبيرة من النص.