1 微调脚本介绍
- 指定任务类型的微调脚本:
- huggingface研究机构提供了针对GLUE数据集合任务类型的微调脚本, 这些微调脚本的核心都是微调模型的最后一个全连接层。
- 通过简单的参数配置来指定GLUE中存在任务类型(如: CoLA对应文本二分类,MRPC对应句子对文本二分类,STS-B对应句子对文本多分类),以及指定需要微调的预训练模型。
2 指定任务类型的微调脚本使用步骤
- 第一步: 下载微调脚本文件
- 第二步: 配置微调脚本参数
- 第三步: 运行并检验效果
2.1 下载微调脚本文件
注意:虚拟机中已经安装transformers,以下安装步骤不需再次执行
# 克隆huggingface的transfomers文件
git clone https://github.com/huggingface/transformers.git
# 进行transformers文件夹
cd transformers
# 切换transformers到指定版本
git checkout v4.17.0
# 安装transformers包
pip install .
# 进入微调脚本所在路径并查看
cd examples/pytorch/text-classification
ls
# 其中run_glue.py就是针对GLUE数据集合任务类型的微调脚本
2.2 配置微调脚本参数
-
在run_glue.py同级目录执行以下命令
定义DATA_DIR: 微调数据所在路径, 这里使用glue_data中的数据作为微调数据
export DATA_DIR="/root/data/glue_data"
定义SAVE_DIR: 模型的保存路径, 将模型保存在当前目录的bert_finetuning_test文件中
export SAVE_DIR="./bert_finetuning_test/"
使用python运行微调脚本
--model_name_or_path: 选择具体的模型或者变体, 这里是在英文语料上微调, 因此选择bert-base-uncased
--task_name: 它将代表对应的任务类型, 如MRPC代表句子对二分类任务
--do_train: 使用微调脚本进行训练
--do_eval: 使用微调脚本进行验证
--max_seq_length: 输入句子的最大长度, 超过则截断, 不足则补齐
--learning_rate: 学习率
--num_train_epochs: 训练轮数
--output_dir $SAVE_DIR: 训练后的模型保存路径
--overwrite_output_dir: 再次训练时将清空之前的保存路径内容重新写入
因为空间的有限,所以虚拟机中缓存了三个模型bert-base-uncased bert-base-chinese bert-base-cased
因为网络原因,如果需要其他模型,需要科学上网才能下载
虚拟机中执行以下命令耗时较长,建议在有GPU的主机上执行
模型1,该命令已在虚拟机执行,再次执行会覆盖缓存的模型
python run_glue.py
--model_name_or_path bert-base-uncased
--task_name mrpc
--do_train
--do_eval
--max_seq_length 128
--learning_rate 2e-5
--num_train_epochs 1.0
--output_dir bert-base-uncased-finetuning
--overwrite_output_dir模型2,该命令已在虚拟机执行,再次执行会覆盖缓存的模型
python run_glue.py
--model_name_or_path bert-base-chinese
--task_name mrpc
--do_train
--do_eval
--max_seq_length 128
--learning_rate 2e-5
--num_train_epochs 1.0
--output_dir bert-base-chinese-finetuning
--overwrite_output_dir模型3,该命令已在虚拟机执行,再次执行会覆盖缓存的模型
python run_glue.py
--model_name_or_path bert-base-cased
--task_name mrpc
--do_train
--do_eval
--max_seq_length 128
--learning_rate 2e-5
--num_train_epochs 1.0
--output_dir bert-base-cased-finetuning
--overwrite_output_dir
2.3 检验效果
1 输出效果
# 最终打印模型的验证结果:
01/05/2020 23:59:53 - INFO - __main__ - Saving features into cached file ../../glue_data/MRPC/cached_dev_bert-base-uncased_128_mrpc
01/05/2020 23:59:53 - INFO - __main__ - ***** Running evaluation *****
01/05/2020 23:59:53 - INFO - __main__ - Num examples = 408
01/05/2020 23:59:53 - INFO - __main__ - Batch size = 8
Evaluating: 100%|█| 51/51 [00:23<00:00, 2.20it/s]
01/06/2020 00:00:16 - INFO - __main__ - ***** Eval results *****
01/06/2020 00:00:16 - INFO - __main__ - acc = 0.7671568627450981
01/06/2020 00:00:16 - INFO - __main__ - acc_and_f1 = 0.8073344506341863
01/06/2020 00:00:16 - INFO - __main__ - f1 = 0.8475120385232745
2 查看文件内容
added_tokens.json
checkpoint-450
checkpoint-400
checkpoint-350
checkpoint-200
checkpoint-300
checkpoint-250
checkpoint-200
checkpoint-150
checkpoint-100
checkpoint-50
pytorch_model.bin
training_args.bin
config.json
special_tokens_map.json
vocab.txt
eval_results.txt
tokenizer_config.json
3 文件说明
- pytorch_model.bin代表模型参数,可以使用torch.load加载查看;
- traning_args.bin代表模型训练时的超参,如batch_size,epoch等,仍可使用torch.load查看;
- config.json是模型配置文件,如多头注意力的头数,编码器的层数等,代表典型的模型结构,如bert,xlnet,一般不更改;
- added_token.json记录在训练时通过代码添加的自定义token对应的数值,即在代码中使用add_token方法添加的自定义词汇;
- special_token_map.json当添加的token具有特殊含义时,如分隔符,该文件存储特殊字符的及其对应的含义,使文本中出现的特殊字符先映射成其含义,之后特殊字符的含义仍然使用add_token方法映射。
- checkpoint: 若干步骤保存的模型参数文件(也叫检测点文件)。
2.4 使用本地微调模型
import torch
from transformers import AutoModel, AutoTokenizer
# 1 通过git clone下模型包, 然后再使用
# 2 直接本地加载模型
mypathname = '/root/transformers/examples/pytorch/text-classification/bert-base-uncased-finetuning'
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(mypathname)
model = AutoModel.from_pretrained(mypathname)
index = tokenizer.encode("Talk is cheap", "Please show me your code!")
# 102是bert模型中的间隔(结束)符号的数值映射
mark = 102
# 找到第一个102的索引, 即句子对的间隔符号
k = index.index(mark)
# 句子对分割id列表, 由0,1组成, 0的位置代表第一个句子, 1的位置代表第二个句子
segments_ids = [0]*(k + 1) + [1]*(len(index) - k - 1)
# 转化为tensor
tokens_tensor = torch.tensor([index])
segments_tensors = torch.tensor([segments_ids])
# 使用评估模式
with torch.no_grad():
# 使用模型预测获得结果
result = model(tokens_tensor, token_type_ids=segments_tensors)
# 打印预测结果以及张量尺寸
print(result)
print(result[0].shape)
3 通过微调方式进行迁移学习的两种类型
-
类型一: 使用指定任务类型的微调脚本微调预训练模型, 后接带有输出头的预定义网络输出结果.
-
类型二: 直接加载预训练模型进行输入文本的特征表示, 后接自定义网络进行微调输出结果.
-
说明: 所有类型的实战演示, 都将针对中文文本进行.
3.1 类型一实战演示
1 介绍
-
使用文本二分类的任务类型SST-2的微调脚本微调中文预训练模型, 后接带有分类输出头的预定义网络输出结果. 目标是判断句子的情感倾向.
-
准备中文酒店评论的情感分析语料, 语料样式与SST-2数据集相同, 标签0代表差评, 标签1好评.
-
语料存放在与glue_data/同级目录cn_data/下, 其中的SST-2目录包含train.tsv和dev.tsv
-
train.tsv
sentence label
早餐不好,服务不到位,晚餐无西餐,早餐晚餐相同,房间条件不好,餐厅不分吸烟区.房间不分有无烟房. 0
去的时候 ,酒店大厅和餐厅在装修,感觉大厅有点挤.由于餐厅装修本来该享受的早饭,也没有享受(他们是8点开始每个房间送,但是我时间来不及了)不过前台服务员态度好! 1
有很长时间没有在西藏大厦住了,以前去北京在这里住的较多。这次住进来发现换了液晶电视,但网络不是很好,他们自己说是收费的原因造成的。其它还好。 1
非常好的地理位置,住的是豪华海景房,打开窗户就可以看见栈桥和海景。记得很早以前也住过,现在重新装修了。总的来说比较满意,以后还会住 1
交通很方便,房间小了一点,但是干净整洁,很有香港的特色,性价比较高,推荐一下哦 1
酒店的装修比较陈旧,房间的隔音,主要是卫生间的隔音非常差,只能算是一般的 0
酒店有点旧,房间比较小,但酒店的位子不错,就在海边,可以直接去游泳。8楼的海景打开窗户就是海。如果想住在热闹的地带,这里不是一个很好的选择,不过威海城市真的比较小,打车还是相当便宜的。晚上酒店门口出租车比较少。 1
位置很好,走路到文庙、清凉寺5分钟都用不了,周边公交车很多很方便,就是出租车不太爱去(老城区路窄爱堵车),因为是老宾馆所以设施要陈旧些, 1
酒店设备一般,套房里卧室的不能上网,要到客厅去。 0 -
dev.tsv
sentence label
房间里有电脑,虽然房间的条件略显简陋,但环境、服务还有饭菜都还是很不错的。如果下次去无锡,我还是会选择这里的。 1
我们是5月1日通过携程网入住的,条件是太差了,根本达不到四星级的标准,所有的东西都很陈旧,卫生间水龙头用完竟关不上,浴缸的漆面都掉了,估计是十年前的四星级吧,总之下次是不会入住了。 0
离火车站很近很方便。住在东楼标间,相比较在九江住的另一家酒店,房间比较大。卫生间设施略旧。服务还好。10元中式早餐也不错,很丰富,居然还有青菜肉片汤。 1
坐落在香港的老城区,可以体验香港居民生活,门口交通很方便,如果时间不紧,坐叮当车很好呀!周围有很多小餐馆,早餐就在中远后面的南北嚼吃的,东西很不错。我们定的大床房,挺安静的,总体来说不错。前台结账没有银联! 1
酒店前台服务差,对待客人不热情。号称携程没有预定。感觉是客人在求他们,我们一定得住。这样的宾馆下次不会入住! 0
价格确实比较高,而且还没有早餐提供。 1
是一家很实惠的酒店,交通方便,房间也宽敞,晚上没有电话骚扰,住了两次,有一次住501房间,洗澡间排水不畅通,也许是个别问题.服务质量很好,刚入住时没有调好宽带,服务员很快就帮忙解决了. 1
位置非常好,就在西街的街口,但是却闹中取静,环境很清新优雅。 1
房间应该超出30平米,是HK同级酒店中少有的大;重装之后,设备也不错. 1
2 运行代码
在run_glue.py同级目录执行以下命令
# 使用python运行微调脚本
# --model_name_or_path: 选择bert-base-chinese
# --task_name: 句子二分类任务sst2
# --do_train: 使用微调脚本进行训练
# --do_eval: 使用微调脚本进行验证
# --max_seq_length: 128,输入句子的最大长度
# 该命令已在虚拟机执行,再次执行会覆盖缓存的模型
python run_glue.py \
--model_name_or_path bert-base-chinese \
--task_name sst2 \
--do_train \
--do_eval \
--max_seq_length 128 \
--learning_rate 2e-5 \
--num_train_epochs 1.0 \
--output_dir bert-base-chinese-sst2-finetuning
3 查看文件内容:
added_tokens.json
checkpoint-350
checkpoint-200
checkpoint-300
checkpoint-250
checkpoint-200
checkpoint-150
checkpoint-100
checkpoint-50
pytorch_model.bin
training_args.bin
config.json
special_tokens_map.json
vocab.txt
eval_results.txt
tokenizer_config.json
4 使用本地微调模型
import torch
# 0 找到自己预训练模型的路径
mymodelname = '/root/transformers/examples/pytorch/text-classification/bert-base-chinese-sst2-finetuning'
print(mymodelname)
# 1 本地加载预训练模型的tokenizer
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(mymodelname)
# 2 本地加载 预训练模型 带分类模型头
model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained(mymodelname)
# model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained(model_checkpoint, num_labels=2)
# 3 默认情况下 加载预训练模型,不带头
# model = AutoModel.from_pretrained('./transformers/examples/pytorch/text-classification/bert_finetuning_test_hug')
text = "早餐不好,服务不到位,晚餐无西餐,早餐晚餐相同,房间条件不好"
index = tokenizer.encode(text)
tokens_tensor = torch.tensor([index])
# 使用评估模式
with torch.no_grad():
# 使用模型预测获得结果
result = model(tokens_tensor)
print(result[0])
predicted_label = torch.argmax(result[0]).item()
print('预测标签为>', predicted_label)
text1 = "房间应该超出30平米,是HK同级酒店中少有的大;重装之后,设备也不错."
index = tokenizer.encode(text1)
tokens_tensor = torch.tensor([index])
# 使用评估模式
with torch.no_grad():
# 使用模型预测获得结果
result = model(tokens_tensor)
print(result[0])
predicted_label = torch.argmax(result[0]).item()
print('预测标签为>', predicted_label)
3.2 类型二实战演示
1 介绍
- 直接加载预训练模型进行输入文本的特征表示, 后接自定义网络进行微调输出结果.
- 使用语料和完成的目标与类型一实战相同.
2 加载预训练模型
直接加载预训练模型进行输入文本的特征表示:
import torch
# 进行句子的截断补齐(规范长度)
from keras.preprocessing import sequence
# 因为空间原因,虚拟机中之缓存了huggingface/pytorch-transformers模型
# 从本地加载
source = '/root/.cache/torch/hub/huggingface_pytorch-transformers_master'
# 从github加载
# source = 'huggingface/pytorch-transformers'
# 直接使用预训练的bert中文模型
model_name = 'bert-base-chinese'
# 通过torch.hub获得已经训练好的bert-base-chinese模型
model = torch.hub.load(source, 'model', model_name, source='local')
# 从github加载
# model = torch.hub.load(source, 'model', model_name, source='github')
# 获得对应的字符映射器, 它将把中文的每个字映射成一个数字
tokenizer = torch.hub.load(source, 'tokenizer', model_name, source='local')
# 从github加载
# tokenizer = torch.hub.load(source, 'tokenizer', model_name, source='github')
# 句子规范长度
cutlen = 32
def get_bert_encode(text):
"""
description: 使用bert-chinese编码中文文本
:param text: 要进行编码的文本
:return: 使用bert编码后的文本张量表示
"""
# 首先使用字符映射器对每个汉字进行映射
# 这里需要注意, bert的tokenizer映射后会为结果前后添加开始和结束标记即101和102
# 这对于多段文本的编码是有意义的, 但在我们这里没有意义, 因此使用[1:-1]对头和尾进行切片
indexed_tokens = tokenizer.encode(text[:cutlen])[1:-1]
# 对映射后的句子进行截断补齐
indexed_tokens = sequence.pad_sequences([indexed_tokens], cutlen)
# 之后将列表结构转化为tensor
tokens_tensor = torch.LongTensor(indexed_tokens)
# 使模型不自动计算梯度
with torch.no_grad():
# 调用模型获得隐层输出
encoded_layers = model(tokens_tensor)
# 输出的隐层是一个三维张量, 最外层一维是1, 我们使用[0]降去它.
encoded_layers = encoded_layers[0]
return encoded_layers
3 自定义单层的全连接网络
自定义单层的全连接网络作为微调网络。根据实际经验, 自定义的微调网络参数总数应大于0.5倍的训练数据量, 小于10倍的训练数据量, 这样有助于模型在合理的时间范围内收敛.
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
class Net(nn.Module):
"""定义微调网络的类"""
def __init__(self, char_size=32, embedding_size=768):
"""
:param char_size: 输入句子中的字符数量, 即输入句子规范后的长度128.
:param embedding_size: 字嵌入的维度, 因为使用的bert中文模型嵌入维度是768, 因此embedding_size为768
"""
super(Net, self).__init__()
# 将char_size和embedding_size传入其中
self.char_size = char_size
self.embedding_size = embedding_size
# 实例化一个全连接层
self.fc1 = nn.Linear(char_size*embedding_size, 2)
def forward(self, x):
# 对输入的张量形状进行变换, 以满足接下来层的输入要求
x = x.view(-1, self.char_size*self.embedding_size)
# 使用一个全连接层
x = self.fc1(x)
return x
4 构建训练与验证数据批次生成器
import pandas as pd
from collections import Counter
from functools import reduce
from sklearn.utils import shuffle
def data_loader(train_data_path, valid_data_path, batch_size):
"""
description: 从持久化文件中加载数据
:param train_data_path: 训练数据路径
:param valid_data_path: 验证数据路径
:param batch_size: 训练和验证数据集的批次大小
:return: 训练数据生成器, 验证数据生成器, 训练数据数量, 验证数据数量
"""
# 使用pd进行csv数据的读取, 并去除第一行的列名
train_data = pd.read_csv(train_data_path, header=None, sep="\t").drop([0])
valid_data = pd.read_csv(valid_data_path, header=None, sep="\t").drop([0])
# 打印训练集和验证集上的正负样本数量
print("训练数据集的正负样本数量:")
print(dict(Counter(train_data[1].values)))
print("验证数据集的正负样本数量:")
print(dict(Counter(valid_data[1].values)))
# 验证数据集中的数据总数至少能够满足一个批次
if len(valid_data) < batch_size:
raise("Batch size or split not match!")
def _loader_generator(data):
"""
description: 获得训练集/验证集的每个批次数据的生成器
:param data: 训练数据或验证数据
:return: 一个批次的训练数据或验证数据的生成器
"""
# 以每个批次的间隔遍历数据集
for batch in range(0, len(data), batch_size):
# 定义batch数据的张量列表
batch_encoded = []
batch_labels = []
# 将一个bitch_size大小的数据转换成列表形式, 并进行逐条遍历
for item in shuffle(data.values.tolist())[batch: batch+batch_size]:
# 使用bert中文模型进行编码
encoded = get_bert_encode(item[0])
# 将编码后的每条数据装进预先定义好的列表中
batch_encoded.append(encoded)
# 同样将对应的该batch的标签装进labels列表中
batch_labels.append([int(item[1])])
# 使用reduce高阶函数将列表中的数据转换成模型需要的张量形式
# encoded的形状是(batch_size*max_len, embedding_size)
encoded = reduce(lambda x, y: torch.cat((x, y), dim=0), batch_encoded)
labels = torch.tensor(reduce(lambda x, y: x + y, batch_labels))
# 以生成器的方式返回数据和标签
yield (encoded, labels)
# 对训练集和验证集分别使用_loader_generator函数, 返回对应的生成器
# 最后还要返回训练集和验证集的样本数量
return _loader_generator(train_data), _loader_generator(valid_data), len(train_data), len(valid_data)
5 编写训练和验证函数
import torch.optim as optim
def train(train_data_labels):
"""
description: 训练函数, 在这个过程中将更新模型参数, 并收集准确率和损失
:param train_data_labels: 训练数据和标签的生成器对象
:return: 整个训练过程的平均损失之和以及正确标签的累加数
"""
# 定义训练过程的初始损失和准确率累加数
train_running_loss = 0.0
train_running_acc = 0.0
# 循环遍历训练数据和标签生成器, 每个批次更新一次模型参数
for train_tensor, train_labels in train_data_labels:
# 初始化该批次的优化器
optimizer.zero_grad()
# 使用微调网络获得输出
train_outputs = net(train_tensor)
# 得到该批次下的平均损失
train_loss = criterion(train_outputs, train_labels)
# 将该批次的平均损失加到train_running_loss中
train_running_loss += train_loss.item()
# 损失反向传播
train_loss.backward()
# 优化器更新模型参数
optimizer.step()
# 将该批次中正确的标签数量进行累加, 以便之后计算准确率
train_running_acc += (train_outputs.argmax(1) == train_labels).sum().item()
return train_running_loss, train_running_acc
def valid(valid_data_labels):
"""
description: 验证函数, 在这个过程中将验证模型的在新数据集上的标签, 收集损失和准确率
:param valid_data_labels: 验证数据和标签的生成器对象
:return: 整个验证过程的平均损失之和以及正确标签的累加数
"""
# 定义训练过程的初始损失和准确率累加数
valid_running_loss = 0.0
valid_running_acc = 0.0
# 循环遍历验证数据和标签生成器
for valid_tensor, valid_labels in valid_data_labels:
# 不自动更新梯度
with torch.no_grad():
# 使用微调网络获得输出
valid_outputs = net(valid_tensor)
# 得到该批次下的平均损失
valid_loss = criterion(valid_outputs, valid_labels)
# 将该批次的平均损失加到valid_running_loss中
valid_running_loss += valid_loss.item()
# 将该批次中正确的标签数量进行累加, 以便之后计算准确率
valid_running_acc += (valid_outputs.argmax(1) == valid_labels).sum().item()
return valid_running_loss, valid_running_acc
6 调用并保存模型
if __name__ == "__main__":
# 设定数据路径
train_data_path = "/root/data/glue_data/SST-2/train.tsv"
valid_data_path = "/root/data/glue_data/SST-2/dev.tsv"
# 定义交叉熵损失函数
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
# 定义SGD优化方法
optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9)
# 定义训练轮数
epochs = 4
# 定义批次样本数量
batch_size = 16
# 进行指定轮次的训练
for epoch in range(epochs):
# 打印轮次
print("Epoch:", epoch + 1)
# 通过数据加载器获得训练数据和验证数据生成器, 以及对应的样本数量
train_data_labels, valid_data_labels, train_data_len, \
valid_data_len = data_loader(train_data_path, valid_data_path, batch_size)
# 调用训练函数进行训练
train_running_loss, train_running_acc = train(train_data_labels)
# 调用验证函数进行验证
valid_running_loss, valid_running_acc = valid(valid_data_labels)
# 计算每一轮的平均损失, train_running_loss和valid_running_loss是每个批次的平均损失之和
# 因此将它们乘以batch_size就得到了该轮的总损失, 除以样本数即该轮次的平均损失
train_average_loss = train_running_loss * batch_size / train_data_len
valid_average_loss = valid_running_loss * batch_size / valid_data_len
# train_running_acc和valid_running_acc是每个批次的正确标签累加和,
# 因此只需除以对应样本总数即是该轮次的准确率
train_average_acc = train_running_acc / train_data_len
valid_average_acc = valid_running_acc / valid_data_len
# 打印该轮次下的训练损失和准确率以及验证损失和准确率
print("Train Loss:", train_average_loss, "|", "Train Acc:", train_average_acc)
print("Valid Loss:", valid_average_loss, "|", "Valid Acc:", valid_average_acc)
print('Finished Training')
# 保存路径
MODEL_PATH = './BERT_net.pth'
# 保存模型参数
torch.save(net.state_dict(), MODEL_PATH)
print('Finished Saving')
7 加载模型进行使用
if __name__ == "__main__":
MODEL_PATH = './BERT_net.pth'
# 加载模型参数
net.load_state_dict(torch.load(MODEL_PATH))
# text = "酒店设备一般,套房里卧室的不能上网,要到客厅去。"
text = "房间应该超出30平米,是HK同级酒店中少有的大;重装之后,设备也不错."
print("输入文本为:", text)
with torch.no_grad():
output = net(get_bert_encode(text))
# 从output中取出最大值对应的索引
print("预测标签为:", torch.argmax(output).item())