【Text2SQL 论文】T5-SR：使用 T5 生成中间表示来得到 SQL

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论文：T5-SR: A Unified Seq-to-Seq Decoding Strategy for Semantic Parsing

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北大 & 中科大，arXiv:2306.08368

一、论文速读

本文设计了一个 NL 和 SQL 的中间表示 SSQL，然后使用 seq2seq 模型，输入 NL 和 table schema，输出 SSQL，然后再基于 SSQL 构建出 SQL。

论文提出了使用 seq2seq 来做 Text2SQL 的两个挑战：

1. seq2seq 能否产生模式上正确的 SQL？论文发现，seq2seq 模型能够产生合法的 SQL skeleton，但细节上的 schematic info prediction 容易出错。因此，本文引入 SSQL 作为 seq2seq 的中间表示，SSQL 目标是保留 NL 的语义信息，但去除掉 user query 没有表达的 database-schema-related 信息。
2. seq2seq 能否产生语义一致的 SQL？论文指出，由于 seq2seq 的单向解码的机制，产生整个语义一致的 sequences 是难以保证的，QA 场景也许有较大容错性，但这在生成 SQL 上会产生灾难性失败。此外，论文发现 seq2seq 模型在使用 beam search 时是能够预测出正确的 SQL，但可能会给他们较低的 scores。为此，这里引入一个 score re-estimator 来重排所有 candidate predictions。

二、中间表示：SSQL

Semantic-SQL（SSQL）的设计目标是去除掉标准 SQL 表达式中不必要的 schema-related 信息。主要基于原来的 SQL 语法做了如下改动：

• 通过消除掉 JOIN 子句来简化 FROM 语句。SSQL 只预测出需要哪些表，但不需要指明如何 JOIN 起来，后序会使用 Steiner Tree Algorithm 来将使用的 tables JOIN 起来，从而生成 SQL。
• 将 TABLE 和 COLUMN 结合为一个 string。标准 SQL 是 column 名和 table 名分开的，这里将输入的 schema 中将 TABLE 和 COLUMN 连接在一起，那输出中也就自然在一起了。

下面是一个 SSQL 的示例以及 JOIN 子句的预测：

三、Score Re-estimator

由于 seq2seq 在使用 beam search 时，可能会给 correct prediction 赋予较低的 scores，因此这里引入额外的 score re-estimator 来重新排序所有的 candidate predictions。score re-estimator 就是根据 candidate SQL 和 NL query 之间的语义一致性来计算一个得分。

score re-estimator 的实现图示如下：

它通过 [CLS] 得到一个分数，并将其与 seq2seq score 进行加权组合来得到最终的 score：

seq2seq score 是在生成 token 时，根据 seq2seq 生成 token 的概率值来计算得到的，这个 score 可以看作是生成该序列的 log-likelihood，即模型认为这个序列是正确输出的相对可能性。在 beam-search 策略中，会选择概率最高的序列作为最终生成的序列。

训练 score re-estimator 的方法，就是期待它能给正确的 NL-SQL pair 以更高的概率分，在做监督训练时，论文还采用了一个 trick：使用 soft logits 作为监督信号，原论文解释如下：

这样能更加对 beam search 中排名最高的候选者保持怀疑的态度。

四、总结

本文模型是通过引入中间表示并使用 seq2seq（T5）来解决 Text2SQL 任务，同时论文中也指出了使用 seq2seq 在 Text2SQL 任务下的难点。

该工作还引入了 SSQL 这样的中间表示，它比 SemQL、RAT-SQL IR 等中间表示要简单不少。

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