视力nlp是什么意思(transformers包介绍——nlp界最顶级的包——可以不用 但不能不知道——python包推荐系列)
背景1
现在在AI行业 ,什么最火?计算机视觉还是自然语言处理?其实不得不说 ,现在nlp很火 。 还有人记得上个月很多科技爱好者都在玩的chatgpt么?那个就是nlp技术的一大应用 。 现在都在觉得AI赚钱,工资高 ,然后很多人都想做一些事情 、很多企业都想做一些事情 ,和AI挂钩的。 现在AI里面算是比较有活力的 ,就是nlp领域 。背景2
经常能看到一些读者在群里问:
“现在nlp方面的包 ,应该用什么? ” “现在想做一个文本分类的代码 ,而且我还要求是中文的 ,我应该怎么实现呢? ” “现在想做中文的文本搜索 ,想做问答机器人 ,我怎么实现呢? ” “现在想做一些更加高级的东西 ,比如文本纠错 、文本摘要等,应该怎么实现呢?“ ”我想学习pytorch ,想要了解python关于AI方面的应用 ,我应该看什么源码呢?“ “我现在想做文本搜图,我现在想做让文本写唐诗 ,我应该怎么研究呢? ” …还有更多so?
如果我告诉你 ,你的大部分任务,可能就几行代码就搞定了 ,你会相信吗? 如果我告诉你 ,就算是你想训练符合你自己数据的模型 ,也就是简单的导入数据即可 。无需调整什么参数 。训练完 ,即可直接发布 ,你会相信吗? 当然 ,如果你像我一样 ,希望可以自己定义模型 ,自己开发模型 ,想要二次创作,但是苦于找不到学习案例 ,苦于不知道怎么改 ,那你可真得看看我接下来要推荐的东西了 。总而言之,如果你对python 、pytorch 、机器学习 、nlp技术(文本挖掘 、文本分类 、文本生成 、文本搜索 、问答机器人、搜索等) 、计算机视觉 、语音识别等领域感兴趣 ,或者想做一些类似的工具 。
这里需要说明一下:
如果是python小白、nlp小白的话 ,还是建议看看这个包,起码是一个非常重要的包 。在未来 ,遇到这个方向的时候 ,起码有解决方案 。 如果是python 、nlp高级开发者 ,可以看看这两个包的源码 。他的代码设计还是非常优秀的 。可以学到不少知识点。ok
那么 ,接下来 ,我将分享一个在GitHub上拥有7.8万个star的明星python包————transformers
这个包将会打包你的所有困惑和焦虑 ,带你走上nlp不归路 。
正文
多说无益 ,直接秀肌肉
1. 文本分类
大部分人在nlp中遇到的第一个任务 ,就是文本分类 。
下面是实用3行代码 ,就调用了一个开源模型,并且做到了情感分析(本质上就是文本分类 ,只不过是从情感维度 ,分析这句话是消极还是积极)
from transformers import pipeline classifier = pipeline(sentiment-analysis) classifier(We are very love chinese) #>>> [{label: POSITIVE, score: 0.9997429251670837}]可以看出,就几行代码:
第一行代码导入一个类 ,也就相当于一个管道。 第二行代码是将pipeline设置为情感分析模式 。 把需要分析的文本 ,传递给这个分类器classifier,然后就输出结论了 。给人的感觉就是即开即用 ,就是这么简单。
可是这个时候 ,就有人问了:
可以对中文做情感分类么(或者叫文本分类)? 这个准确率怎么样?效果好么? 我可以做一个自己的分类器么?用自己的数据?当然可以 ,而且也是比较简单的 。鉴于篇幅问题 ,这里只是把大纲分享出来 ,并且附上简单的代码:
1.1.加载数据
from datasets import load_dataset imdb = load_dataset("imdb")1.2.预处理
#load tokenizer from transformers import AutoTokenizer tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("distilbert-base-uncased") def preprocess_function(examples): return tokenizer(examples["text"], truncation=True) # process data tokenized_imdb = imdb.map(preprocess_function, batched=True) # padding from transformers import DataCollatorWithPadding data_collator = DataCollatorWithPadding(tokenizer=tokenizer)1.3.评估器
import evaluate accuracy = evaluate.load("accuracy") import numpy as np def compute_metrics(eval_pred): predictions, labels = eval_pred predictions = np.argmax(predictions, axis=1) return accuracy.compute(predictions=predictions, references=labels)1.4.开始训练
from transformers import AutoModelForSequenceClassification, TrainingArguments, Trainer model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained( "distilbert-base-uncased", num_labels=2, id2label=id2label, label2id=label2id ) training_args = TrainingArguments( output_dir="my_awesome_model", learning_rate=2e-5, per_device_train_batch_size=16, per_device_eval_batch_size=16, num_train_epochs=2, weight_decay=0.01, evaluation_strategy="epoch", save_strategy="epoch", load_best_model_at_end=True, push_to_hub=True, ) trainer = Trainer( model=model, args=training_args, train_dataset=tokenized_imdb["train"], eval_dataset=tokenized_imdb["test"], tokenizer=tokenizer, data_collator=data_collator, compute_metrics=compute_metrics, ) trainer.train()1.5.总结
可以看出来 ,整体上非常简单:加载数据 、设置预处理、处理数据 、训练即可 。但是这么简单的东西 ,还有人不知道 ,因此我觉得还是很有必要分享出来的 。 (当然 ,我也不是无脑的就是说这个包非常好,这个包就一定上手简单 ,那是不可能的 。只是说这个包相对于别的包来说 ,更好用 。)上面的代码虽然简单,但是如果你不了解其中的原理和细节 ,很难搞懂 ,也就很难用起来 。也就是说,我们要用巧劲 ,才能以柔克刚 ,驱动这个大家伙 。不然你会感觉这玩意怎么这么难用 。 因此 ,我会在后面会分享一些详细的 、完整的教程 ,可以期待一下 ,关注公众号「统计学人」2.文本纠错
如果你之前见过文本分类 ,那你可能感觉上面的案例没什么意思 ,别急往下看 。 如果你之前连文本分类都不清楚 ,那你可能会对这个案例感觉更有意思。给你看个文本👇 ,3秒时间,能不能找到错别字
“法国的首都是吧黎 。 ”
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2
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找到错别字了么?我猜测你肯定找到了 ,吧这个字错了 ,应该是巴 。
当前,我使用简单的几行代码 ,就能找到这个错别字。不信?看看我这个这个代码 ,和结果 。
前置操作
这里把一些需要用到的包,导入进来; 并且设置好具体的数据结构「方便大家可以看的更加清楚」 。 并且加载一个大模型。 from dataclasses import dataclass from typing import List from transformers import pipeline unmasker = pipeline(fill-mask, model=bert-base-chinese) @dataclass class ErrorList: index: int error_char: str correct_char: List[str]魔法代码
然后巧妙的使用大模型的一个任务fill-mask 。基于这个任务 ,做一些巧妙的设计 ,就可以完成文本纠错的任务 。
我这里把上面的句子放进来法国的首都是吧黎 。. 然后放到函数里面 ,函数会输出句子的每一个错别字 、这个错别字在什么位置 ,并且给到应该改为什么字 。 my_text = "法国的首都是吧黎 。" def find_error_character(text: str) -> List[ErrorList]: text_length = len(text) text_split = list(text) final_list = list() for _index in range(text_length): _list = text_split.copy() _list[_index] = [MASK] _str = .join(_list) res = unmasker(_str) parti_list = [i.get(token_str) for i in res] if text_split[_index] not in parti_list: _res = ErrorList( index=_index, error_char=text_split[_index], correct_char=parti_list) final_list.append(_res) return final_list find_error_character(my_text) # >>>[ErrorList(index=3, error_char=首, correct_char=[人, 大, ,, 也, 酒]), # >>> ErrorList(index=6, error_char=吧, correct_char=[巴, 伦, 法, 波, 洛])]结果解释 、总结
结果解释 :可以看出来 ,上面把两个可能的错别字找到了 。一个是首 ,一个是吧 。并且给到错别字所在的具体位置 ,并且给到正确的字是哪些(可能性越大的字 ,越靠前) 。
原理介绍 :但是你说我们做了什么?好像就是使用了一个大模型bert-base-chinese的fill-mask模式,然后随便写了段代码 ,就拥有这些魔法 ,这难道不香么?
提升效果 :当然,如果上面的效果你不满意 ,需要在你的数据上再拟合一下 ,其实也是非常简单的 。操作起来不复杂,而且效果提升会很明显。
3. 文本搜索
如果说 ,上面的那个场景 ,大家见的不多 ,也是理解 ,毕竟现在天天写文档的就不多了 ,更别说体验到文本纠错这个场景 。
但是有个场景 ,大家每天都会使用 ,那就是搜索🔍 。
大家经常在抖音搜索视频 ,输入的是文本。 大家经常在百度 、csdn 、谷歌 、stack overflow等搜索问题 ,输入的也是文本 。 大家经常在小红书 、淘宝,搜索商品 ,输入的也是文字 。大家有想过 ,这背后的技术是怎么实现的呢?相当全面的解释,我不也不太懂。这里只是介绍文本搜索方面的东西 。
文本向量化
还记得机器学习里面的有一个非常经典的数据集——鸢尾花数据集么 。这个数据大概是有150条数据 ,三个品种 。每一条数据记录了这个花瓣的宽度 、厚度、长度等(好像是这3个维度 ,记不清楚了) 。反正这三个维度,大家人眼是可以直观感受到的 。
还记得 ,你自己的性别 、你自己的年龄 、你自己来自哪里、在什么学校里面上学 、学的什么专业么?这些整理好表格 ,一个个维度贴出来 ,你也很清楚 ,知道这些都是所谓的向量 。
我们把思维拓展一下 ,现在有个黑盒子 ,可以把一串文本转换成一大串向量 。每一个数值代表一个意义 。虽然某数据的值表示的维度到底是什么 ,我们也不清楚 。
想象着:
每一个文本在一个高维度空间中都有着他们自己的位置。 如果两个文本 ,在这个高维度空间里面比较近 ,表示他们就是相似的 。 如果两个文本,在这个高维度空间里面比较远 ,表示他们就是不相似的 。在以前 ,其实也是这么处理的。唯一提升的就是现在这个黑盒子提取的特征更加准确,更加优秀 ,击败了之前的黑盒子 。
这里分享一个小的代码 ,就是上面提到的黑盒子,一起感受一下吧:
导入包
from typing import List, Union import numpy as np import pandas as pd import torch as t from transformers import AutoModel, AutoTokenizer计算cos距离的函数
def numpy_cos_sim(a: np.ndarray, b: np.ndarray) -> np.ndarray: if len(a.shape) == 1: a = a.reshape(1, -1) if len(b.shape) == 1: b = b.reshape(1, -1) a_norm = a / np.linalg.norm(a, ord=2, axis=1).reshape(-1, 1) b_norm = b / np.linalg.norm(b, ord=2, axis=1).reshape(-1, 1) return np.matmul(a_norm, b_norm.T)黑盒子模型
class TextVector: def __init__(self, model_name_or_path: str = None, device: str = "cuda:0") -> None: # 加载和处理模型, cuda self.model_name_or_path = model_name_or_path self.device = device self.tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(self.model_name_or_path) self.batch_size = 100 self.model = AutoModel.from_pretrained(self.model_name_or_path) self.model.to(self.device) def encode_fun(self, texts: List[str]) -> np.ndarray: inputs = self.tokenizer.batch_encode_plus( texts, padding=True, truncation=True, return_tensors="pt", max_length=64) inputs.to(device=self.device) with t.no_grad(): embeddings = self.model(**inputs) embeddings = embeddings.last_hidden_state[:, 0] embeddings = embeddings.to(cpu).numpy() return embeddings黑盒子模型的使用
在这里,我们初始化这个黑盒子 ,然后把一串文本放入这个黑盒子里面 ,发现输出了一个(4, 768)维度的向量 。那么这个向量 ,就是这串文本的向量化表示了
textvector = TextVector(model_name_or_path="hfl/chinese-roberta-wwm-ext") text1 = [计算机科学, 我爱统计学, 那个音乐真好听, 他唱的歌真的不错] text1_vector = textvector.encode_fun(text1) text1_vector.shape # >>> (4, 768)把这个向量化打印出来 ,长成这个样子:
# >>> array([[-0.01761765, 0.30379066, 0.79640263, ..., -0.35549787, # >>> -0.42488524, 0.23474628], # >>> [-0.0502945 , 0.4215444 , 0.18330751, ..., -0.7200883 , # >>> -0.44032276, -0.1382378 ], # >>> [ 0.20864306, 0.6202163 , -0.08560622, ..., -0.06069888, # >>> -0.18625183, -0.43429998], # >>> [ 0.11968233, 0.38393256, 0.19664326, ..., 0.1699293 , # >>> 0.02434621, -0.411282 ]], dtype=float32)为了强调 ,把4个文本拎出来:[计算机科学, 我爱统计学, 那个音乐真好听, 他唱的歌真的不错]
这个时候 ,再计算上面的4个文本两两之间的相关性。
numpy_cos_sim(text1_vector, text1_vector) # >>> array([[1.0000001 , 0.8569578 , 0.73208493, 0.7412211 ], # >>> [0.8569578 , 0.99999994, 0.7372216 , 0.7467295 ], # >>> [0.73208493, 0.7372216 , 0.9999997 , 0.9066033 ], # >>> [0.7412211 , 0.7467295 , 0.9066033 , 0.99999994]], dtype=float32)可以发现:
计算机科学和我爱统计学相关性有0.85 ,和那个音乐真好听相关性只有0.73. 那个音乐真好听和他唱的歌真的不错相关性在0.90左右 。想象一下 ,如果我们把上面的4个文本换成4亿条文本 、4000亿条文本 ,, , ,, ,在结合一些更加精细的处理 。那不就是一个庞大的搜索引擎么?
5. 更多
上面也就是transformers包的冰山一角 。能做的实在是太多了 ,我这里就复制他自己写的介绍吧:
🤗 Transformers 提供了数以千计的预训练模型,支持 100 多种语言的文本分类、信息抽取 、问答 、摘要 、翻译 、文本生成 。它的宗旨让最先进的 NLP 技术人人易用 。
🤗 Transformers 提供了便于快速下载和使用的API ,让你可以把预训练模型用在给定文本 、在你的数据集上微调然后通过 model hub 与社区共享 。同时 ,每个定义的 Python 模块均完全独立 ,方便修改和快速研究实验 。
🤗 Transformers 支持三个最热门的深度学习库: Jax, PyTorch and TensorFlow — 并与之无缝整合 。你可以直接使用一个框架训练你的模型然后用另一个加载和推理 。
同时 ,你还可以:
便于使用的先进模型:
NLU 和 NLG 上表现优越 对教学和实践友好且低门槛 高级抽象 ,只需了解三个类 对所有模型统一的API更低计算开销 ,更少的碳排放:
研究人员可以分享已训练的模型而非每次从头开始训练 工程师可以减少计算用时和生产环境开销 数十种模型架构 、两千多个预训练模型 、100多种语言支持对于模型生命周期的每一个部分都面面俱到:
训练先进的模型 ,只需 3 行代码 模型在不同深度学习框架间任意转移 ,随你心意 为训练 、评估和生产选择最适合的框架 ,衔接无缝为你的需求轻松定制专属模型和用例:
我们为每种模型架构提供了多个用例来复现原论文结果 模型内部结构保持透明一致 模型文件可单独使用,方便魔改和快速实验延伸
其实 ,在nlp领域 ,python包千千万万个,数不胜数。我们不可能把所有的包都用一遍 ,只要选择一个包 ,认真的去研究即可 。这不就像是我们的人生么,如果各个东西都只是浅尝辄止 ,那注定是没有收获 ,选择一个东西即可 。
其实 ,前几年 ,不还是那些分词 、词向量等传统模型更火么 ,这几年出现了bert、transformers等大模型 ,让nlp发生翻天覆地的变化。这不就像是我们的生活么 ,过去的2022年 ,变化莫测 ,最不缺的就是变化 。
各种变化层出不穷,但是都离不开概率论 、统计 、数学、计算机应用技术 。这不也是给我们指明了研究道路么:要研究本质的东西 ,只有把本质的东西研究透 ,成果才能开出花来。
最后
transformers包就像是pytorch 、tensorflow 、sklearn等包一样,内容相当庞大 ,功能丰富 。
我这里也只能介绍他的一点点内容 ,如果对这个包感兴趣,可以查看他的官网https://github.com/huggingface/transformers
我后面也会介绍更多关于transformers包的使用方法
介绍更多关于NLP的相关知识
我后面也会介绍更多python有趣的包
可以继续关注我「统计学人」
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