Apprendimento Auto-Supervisionato

L'Apprendimento Auto-Supervisionato (Self-Supervised Learning) è un paradigma di apprendimento automatico in cui il sistema sottopone al modello dagli esempi con le relative etichette, senza la necessità di etichette manuali.

Nell'apprendimento auto-supervisionato, il sistema genera automaticamente la supervisione dai dati grezzi, creando coppie input-output per l'addestramento. Questo approccio è particolarmente potente perché:

Elimina la necessità di etichettatura manuale costosa
Permette l'utilizzo di vasti dataset non etichettati
Consente al modello di apprendere rappresentazioni ricche e generalizzabili

Causal Language Modeling

Il Causal Language Modeling (CLM) è uno degli esempi più significativi di apprendimento auto-supervisionato nel campo del Natural Language Processing, in particolare per i modelli generativi - Transformer Decoder-Only: è infatti la tecnica utilizzata per addestrare modelli come GPT.

Processo di Addestramento

Prendiamo come esempio l'addestramento di un modello decoder transformer per il causal language modeling. Il processo si svolge nel seguente modo:

1. Preparazione dei Dati

testo = "Il gatto dorme sul divano"
# Il testo viene tokenizzato
tokens = ["Il", "gatto", "dorme", "sul", "divano"]
# Viene creata una sequenza di input e output sfalsati
inputs = ["<start>", "Il", "gatto", "dorme", "sul"]
targets = ["Il", "gatto", "dorme", "sul", "divano"]

2. Creazione della Supervisione Per ogni posizione nella sequenza, il modello deve prevedere il token successivo:

Dato "Il", prevedere "gatto"
Dato "Il gatto", prevedere "dorme"
Dato "Il gatto dorme", prevedere "sul"
E così via...

3. Funzione di Loss

La loss viene calcolata confrontando la distribuzione di probabilità predetta dal modello con il token effettivo successivo, spesso viene utilizzata l'Entropia Incrociata (Cross-Entropy Loss)

Attenzione Causale

Un aspetto fondamentale del causal language modeling è l'utilizzo dell'attenzione causale (o mascherata), che impedisce al modello di "vedere il futuro":

# Esempio di maschera di attenzione per una sequenza di 4 token
attention_mask = [
    [1, 0, 0, 0],  # Il primo token vede solo se stesso
    [1, 1, 0, 0],  # Il secondo token vede i primi due
    [1, 1, 1, 0],  # Il terzo token vede i primi tre
    [1, 1, 1, 1]   # L'ultimo token vede tutta la sequenza
]