这是发表于ACL2018的长文，本文系统地对基于词嵌入的带有池化的简单方法和 LSTM 和 CNN 这样的复杂模型进行了对比。他们发现对大多数数据集而言，基于词嵌入的方法表现出了竞争性，甚至可以说这些方法的表现更胜一筹。本文的实验非常细致认真，并没有提出新的模型，而是从实验中解释了现有任务最重要的信息和现有模型的缺陷，非常有启发性。对于不同数据构建模型也非常具有指导意义。
In this paper, we conduct a point-by-point comparative study between Simple Word-Embedding-based Models (SWEMs), consisting of parameter-free pooling operations, relative to word-embedding-based RNN/CNN models. Surprisingly, SWEMs exhibit comparable or even superior performance in the majority of cases considered. Based upon this understanding.
在句子建模中，词向量通常是第一步，然后使用各种的组成函数(论文中为compositional function)将句子矩阵编码压缩成一个向量：。现有的深度学习模型中最常用的组成函数有RNN和CNN，本文提出了一种基于词向量的简单模型Simple Word-Embedding-based Models(SWEMS)和上两种深度学习模型对比。具体来说提出了四种不同的SWEMS：
- SWEM-aver：将一个句子所有词向量求平均得到句子表示。
- SWEM-max：将一个句子所有词向量在不同维度进行max-pooling。
- SWEM-concat：将SWEMS-aver和SWEMS-max拼接。
- SWEM-hier：使用不同宽度的卷积核对每个窗口进行average-pooling，然后再进行max-pooling得到一个标量，然后将不同宽度卷积核对应的值拼接。这种策略作者称为hierarchical pooling。
上面四种组成函数非常简单，没有任何的可学习参数。实验采用的词向量是300维的GloVe词向量，为了适应不同数据集，在训练时首先将词向量通过300维的带有relu激活的MLP，相当于在输入到组成函数前多走了一步。
作者在多个不同数据集上进行了实验：
Document Categorization
在文本分类的结果如下：
上图中Yahoo! Answer、AG News和DBPedia是领域识别数据集，而Yelp Polarity 和Yelp Full是情感分类数据集。可以看出简单的SWEMS几乎在所有的数据集上超过了深度学习的模型。不过对于情感分类的两个数据集来说，深度学习模型还是比简单的SWEMS-aver、max和concat模型好的，因为情感分析对与语序非常敏感，如'not really good'和'really not good'的情感是不同的。但是SWEM-hier仍然和深度学习模型效果相当，原因在于SWEMS-hier捕获到了n-gram的信息，对于这种序列信号重要的任务十分有效。然而在领域分类问题中，对于序列顺序并不敏感，因此用SWEM能获得较好的效果。从这个角度，对句子建模的方法就退化成了一个词袋模型了。
另外从这个实验中还可以发掘的一点是，如果将词向量加入到训练参数中，当采用SWEM-max训练时，词向量会倾向于非常稀疏，如下图：
导致向量稀疏的主要原因还是领域识别问题中，决定一个句子类别的是关键词，因此模型倾向于将关键词的词向量幅度变大，以便于max-pooling操作的捕捉。如果将词向量幅度大的词列举出来，发现刚好是这个领域的关键词，如下表：
这其实也提供了一个除了TF-IDF以外寻找关键词的思路。
Text Sequence Matching
在匹配任务上的结果如下：
如果使用基于表示的模型，简单的SWEM在不同的匹配任务上都能和深度学习的模型效果相当。实际上这个结果在之前的ARC的论文中就已经有了，当时作者使用的一个baseline就是SWEM-aver，在MSRP上达到了68.7的准确率和80.49的的F1值，甚至好于作者提出的模型ARC-I，而ARC-I实际上就是本文CNN的一个变种。从这个实验以及上面的分类实验结果上看，判断句子关系或者分类的任务似乎和语序关系不大，因为编码了位置信息的CNN和RNN也不过如此。为了验证这个观点，作者将训练集中的句子顺序随机打乱，然后再用LSTM进行训练，得到了下面的结果：
结果确实令人非常吃惊，在SNLI数据集上的效果下降很小，而在Yahoo上的效果居然还提升了。可以看出这两个任务确实和语序关系不大，另外LSTM从这两个数据集中也确实没有学到太多的语序特征。而在Yelp Polarity上的衰减还是比较明显，也符合之前的实验结论，即对于情感分析任务，语序确实是一个比较重要的特征。
Short Sentence Processing
之前的文本分类任务中，实验的数据集中每一个句子都比较长，这里在句子长度较短的数据集上进行了实验，结果如下：
这时候SWEM的效果就比深度模型差了。原因作者分析为短句受到顺序的影响较大，而SWEM不能对顺序进行建模。
从上面的实验，本文主要有以下几个结论：
• Simple pooling operations are surprisingly effective at representing longer documents (with hundreds of words), while recurrent/convolutional compositional functions are most effective when constructing representations for short sentences.
• Sentiment analysis tasks are more sensitive to word-order features than topic categorization tasks. However, a simple hierarchical pooling layer proposed here achieves comparable results to LSTM/CNN on sentiment analysis tasks.
• To match natural language sentences, e.g., textual entailment, answer sentence selection, etc., simple pooling operations already exhibit similar or even superior results, compared to CNN and LSTM.
• In SWEM with max-pooling operation, each individual dimension of the word embeddings contains interpretable semantic patterns, and groups together words with a common theme or topic.
另外文章的附录还做了一个实验，探究了不同模型的鲁棒性，方法是只使用原始数据集的一部分数据来训练，然后评估效果，结果如下：
这分别是Yahoo和SNLI数据集上的结果，可以看出SWEM非常鲁棒性，在数据量小的情况下依然效果不错。而深度学习模型受制于过拟合，在小数据上的结果很差。
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