[NLP] transformers 使用指南

严格意义上讲 transformers 并不是 PyTorch 的一部分，然而 transformers 与 PyTorch 或 TensorFlow 结合的太紧密了，而且可以把 transformers 看成是 PyTorch 或 TensorFlow 的延伸，所以也在这里一并讨论了。

transformers 内置了 17 种以 transformer 结构为基础的神经网络：

• T5 model
• DistilBERT model
• ALBERT model
• CamemBERT model
• XLM-RoBERTa model
• Longformer model
• RoBERTa model
• Reformer model
• Bert model
• OpenAI GPT model
• OpenAI GPT-2 model
• Transformer-XL model
• XLNet model
• XLM model
• CTRL model
• Flaubert model
• ELECTRA model

这些模型的参数、用法大同小异。默认框架为 PyTorch，使用 TensorFlow 框架在类的前面加上 'TF" 即可。

每种模型都有至少一个预训练模型，限于篇幅，这里仅仅列举 Bert 的常用预训练模型：

模型	模型细节
bert-base-uncased	12-layer, 768-hidden, 12-heads, 110M parameters. Trained on lower-cased English text.
bert-large-uncased	24-layer, 1024-hidden, 16-heads, 340M parameters. Trained on lower-cased English text.
bert-base-cased	12-layer, 768-hidden, 12-heads, 110M parameters. Trained on cased English text.
bert-large-cased	24-layer, 1024-hidden, 16-heads, 340M parameters. Trained on cased English text.
bert-base-multilingual-cased	12-layer, 768-hidden, 12-heads, 110M parameters. Trained on cased text in the top 104 languages with the largest Wikipedias
bert-base-chinese	12-layer, 768-hidden, 12-heads, 110M parameters. Trained on cased Chinese Simplified and Traditional text.

完整的预训练模型列表可以在 transformers 官网上找到。

使用 transformers 库有三种方法：

1. 使用 pipeline；
2. 指定预训练模型；
3. 使用 AutoModels 加载预训练模型。

1. transformers.pipeline

这个管线函数包含三个部分：

1. Tokenizer；
2. 一个模型实例；
3. 其它增强模型输出的功能。

它只有一个必需参数 task，接受如下变量之一：

• ”feature-extraction”
• ”sentiment-analysis”
• ”ner”
• ”question-answering”
• ”fill-mask”
• ”summarization”
• ”translation_xx_to_yy”
• ”text-generation”

这个函数还有其它可选参数，但是我的试用经验是，什么都不要动，使用默认参数即可。

例子：

>>> from transformers import pipeline

>>> nlp = pipeline("sentiment-analysis")

>>> print(nlp("I hate you"))
[{'label': 'NEGATIVE', 'score': 0.9991129040718079}]

>>> print(nlp("I love you"))
[{'label': 'POSITIVE', 'score': 0.9998656511306763}]

2. 指定预训练模型

这里我们以 Bert 为例。

2.1 配置 Bert 模型（可选，推荐不使用）transformers.BertConfig

transformers.BertConfig 可以自定义 Bert 模型的结构，以下参数都是可选的：

• vocab_size：词汇数，默认 30522；
• hidden_size：编码器内隐藏层神经元数量，默认 768；
• num_hidden_layers：编码器内隐藏层层数，默认 12；
• num_attention_heads：编码器内注意力头数，默认 12；
• intermediate_size：编码器内全连接层的输入维度，默认 3072；
• hidden_act：编码器内激活函数，默认 ‘gelu’，还可为 ‘relu’、‘swish’ 或 ‘gelu_new’
• hidden_dropout_prob：词嵌入层或编码器的 dropout，默认为 0.1；
• attention_probs_dropout_prob：注意力的 dropout，默认为 0.1；
• max_position_embeddings：模型使用的最大序列长度，默认为 512；
• type_vocab_size：词汇表类别，默认为 2；
• initializer_range：神经元权重的标准差，默认为 0.02；
• layer_norm_eps：layer normalization 的 epsilon 值，默认为 1e-12.

使用方法：

configuration = BertConfig() # 进行模型的配置，变量为空即使用默认参数

model = BertModel(configuration) # 使用自定义配置实例化 Bert 模型

configuration = model.config # 查看模型参数

2.2 分词 transformers.BertTokenizer

所有的 tokenizer 都继承自 transformers.PreTrainedTokenizer 基类，因此有共同的参数和方法实例化的参数有：

• model_max_length：可选参数，最大输入长度，默认为 1e30；
• padding_side：可选参数，填充的方向，应为 ‘left’ 或 ‘right’；
• bos_token：可选参数，每句话的起始标记，默认为 ‘’；
• eos_token：可选参数，每句话的结束标记，默认为 ‘’；
• unk_token：可选参数，未知的标记，默认为 ‘’；
• sep_token：可选参数，分隔标记，默认为 ‘’；
• pad_token：可选参数，填充标记，默认为 ‘’；
• cls_token：可选参数，分类标记，默认为 ‘’；
• mask_token：可选参数，遮盖标记，默认为 ‘

为了演示，我们先实例化一个 BertTokenizer。

tokenizer = BertTokenizer.from_pretrained('bert-base-cased')

常用的方法有：

• from_pretrained(model)：载入预训练词汇表；
• tokenizer.tokenize(str)：分词；

>>> tokenizer.tokenize('Hello word!')
['Hello', 'word', '!']

• encode(text, ...)：将文本分词后编码为包含对应 id 的列表；

>>> tokenizer.encode('Hello word!')
[101, 8667, 1937, 106, 102]

• encode_plus(text, ...)：将文本分词后创建一个包含对应 id，token 类型及是否遮盖的词典；

tokenizer.encode_plus('Hello world!')
{'input_ids': [101, 8667, 1937, 106, 102], 'token_type_ids': [0, 0, 0, 0, 0], 'attention_mask': [1, 1, 1, 1, 1]}

• convert_ids_to_tokens(ids, skip_special_tokens)：将 id 映射为 token；

>>> tokenizer.convert_ids_to_tokens(tokens)
['[CLS]', 'Hello', 'word', '!', '[SEP]']

• decode(token_ids)：将 id 解码；

>>> tokenizer.decode(tokens)
'[CLS] Hello word! [SEP]'

• convert_tokens_to_ids(tokens)：将 token 映射为 id。

>>> tokenizer.convert_tokens_to_ids(['[CLS]', 'Hello', 'word', '!', '[SEP]'])
[101, 8667, 1937, 106, 102]

2.3 使用预训练模型

根据任务的需要，既可以选择没有为指定任务 finetune 的模型如 transformers.BertModel，也可以选择为指定任务 finetune 之后的模型如 transformers.BertForSequenceClassification。一共有 6 个指定的任务类型：

• transformers.BertForMaskedLM：语言模型；
• transformers.BertForNextSentencePrediction：判断下一句话是否与上一句有关；
• transformers.BertForSequenceClassification：序列分类如 GLUE；
• transformers.BertForMultipleChoice：文本分类；
• transformers.BertForTokenClassification：token 分类如 NER，
• transformers.BertForQuestionAnswering；问答。

3. 使用 AutoModels

使用 AutoModels 与上面的指定模型进行预训练大同小异，只不过是另一种方式加载模型而已。

3.1 加载自动配置 transformers.AutoConfig

使用类方法 from_pretrained 加载模型配置，参数既可以为模型名称，也可以为具体文件。

config = AutoConfig.from_pretrained('bert-base-uncased')
# 或者直接加载模型文件
config = AutoConfig.from_pretrained('./test/bert_saved_model/')

3.2 加载分词器 transformers.AutoTokenizer

与上面的 BertTokenizer 非常相似，也是使用 from_pretrained 类方法加载预训练模型。

tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained('bert-base-uncased')
# 或者直接加载模型文件
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained('./test/bert_saved_model/')

3.3 加载模型 transformers.AutoModel

可以使用 from_pretrained 加载预训练模型：

model = AutoModel.from_pretrained('bert-base-uncased')
# 或者直接加载模型文件
model = AutoModel.from_pretrained('./test/bert_model/') 

选好了预训练模型以后，只需要给模型接一个全连接层，这个神经网络就搭好了（当然可以根据需要添加更复杂的结构）。是不是香？