BERT |（3）BERT模型的使用--pytorch的代码解释

参考代码：https://github.com/649453932/Bert-Chinese-Text-Classification-Pytorch

从名字可以看出来这个是做一个中文文本分类的的任务，具体就是做新闻文本分类的任务，具体有以下几个类，属于多分类的问题

目录

一、如何让你下载的代码跑起来

二、bert模型的使用

模型代码学习-CLS文本分类-Bert-Chinese-Text-Classification-Pytorch代码学习-训练并测试过程

模型代码学习-CLS文本分类-Bert-Chinese-Text-Classification-Pytorch代码学习-构建数据，数据Iter类

三、数据集的处理

 ./utils.py学习

全局

def build_dataset(config):

def load_dataset(path, pad_size=32):

class DatasetIterater(object):

def __init__(self, batches, batch_size, device):

def _to_tensor(self, datas):

def __next__(self):

def __iter__(self):

def __len__(self):

def build_iterator(dataset, config):

def get_time_dif(start_time):

四、训练评估

./train_eval.py学习

全局

def init_network(model, method='xavier', exclude='embedding', seed=123):

def train(config, model, train_iter, dev_iter, test_iter):

def evaluate(config, model, data_iter, test=False):

def test(config, model, test_iter):

五、run.py

总结

---

 

一、如何让你下载的代码跑起来

首先，讲一下如何将这个代码跑起来，不要问我为什么要写这一步，因为有人没跑起来，对，就是我！

在“bert_pretrain”文件夹里面下载这几个文件夹

什么？你不知道在哪儿下载？https://huggingface.co/hfl，这个网址有所有的bert预训练模型。gogogo！

OK，啥？你不知道，怎么在pycharm中运行带参数的？

shift+Alt+F10,点击“编辑结构”，打开如下界面：

OK，点击运行，是不是代码就可以跑起来了？

以下是改代码跑的结果，用的学校的服务器Quadro RTX 8000 ，跑了3个epoch，花了26分52秒，结果如下：

和作者提供的94.83%还是差一点点的，不过我只跑了一次，多跑几次，估计也会跑出这个结果吧，毕竟作者也只是写代码练手，没必要谎报结果。其他的几个模型也懒得跑了，具体是要看看怎么用bert。

二、bert模型的使用

我当然第一步就是，打开model的文件夹，来瞄一瞄bert是怎么敲出来了，会不会有几十万行代码，结果打开一看：

# coding: UTF-8
import torch
import torch.nn as nn
# from pytorch_pretrained_bert import BertModel, BertTokenizer
from pytorch_pretrained import BertModel, BertTokenizer


class Config(object):

    """配置参数"""
    def __init__(self, dataset):
        self.model_name = 'bert'
        self.train_path = dataset + '/data/train.txt'                                # 训练集
        self.dev_path = dataset + '/data/dev.txt'                                    # 验证集
        self.test_path = dataset + '/data/test.txt'                                  # 测试集
        self.class_list = [x.strip() for x in open(
            dataset + '/data/class.txt').readlines()]                                # 类别名单
        self.save_path = dataset + '/saved_dict/' + self.model_name + '.ckpt'        # 模型训练结果
        self.device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu')   # 设备

        self.require_improvement = 1000                                 # 若超过1000batch效果还没提升，则提前结束训练
        self.num_classes = len(self.class_list)                         # 类别数
        self.num_epochs = 3                                             # epoch数
        self.batch_size = 128                                           # mini-batch大小
        self.pad_size = 32                                              # 每句话处理成的长度(短填长切)
        self.learning_rate = 5e-5                                       # 学习率
        self.bert_path = './bert_pretrain'
        self.tokenizer = BertTokenizer.from_pretrained(self.bert_path)
        self.hidden_size = 768


class Model(nn.Module):

    def __init__(self, config):
        super(Model, self).__init__()
        self.bert = BertModel.from_pretrained(config.bert_path)
        for param in self.bert.parameters():
            param.requires_grad = True
        self.fc = nn.Linear(config.hidden_size, config.num_classes)

    def forward(self, x):
        context = x[0]  # 输入的句子
        mask = x[2]  # 对padding部分进行mask，和句子一个size，padding部分用0表示，如：[1, 1, 1, 1, 0, 0]
        _, pooled = self.bert(context, attention_mask=mask, output_all_encoded_layers=False)
        out = self.fc(pooled)
        return out

这短短的几十行代码，告诉我，我又可以开心的调包了，难怪之前师兄说，bert感觉没啥厉害的，模型你又不能动，参数又不能随便改。果然就是这样，貌似能动的就是有配置参数下面的几个东东了。

对了，这里

# from pytorch_pretrained_bert import BertModel, BertTokenizer
from pytorch_pretrained import BertModel, BertTokenizer

这两行，大家可能只能百度到被注释哪一行的包，那个就是提供bert预训练模型的包，一般使用也都只是调用这两个包，一般使用以下两行代码，来调用bert去做预训练（也就是去处理你下载好的预训练模型）

 

# 加载bert的分词器
tokenizer = BertTokenizer.from_pretrained('你存放的路径/bert-base-uncased-vocab.txt')
# 加载bert模型，这个路径文件夹下有bert_config.json配置文件和model.bin模型权重文件
bert = BertModel.from_pretrained('你存放的路径/bert-base-uncased/')

关于bert模型的参数配置都在你下好的预训练文件中的json文件里面，这个一般是不能修改的。

什么？你想知道怎么根据论文讲的去一步步建立bert模型？你去吧！我觉得调包会用就已经是我的能力极限了！

 

到此，你就会使用bert做预训练的任务了，剩下的工作就是做97行的数据处理，121行的实验评估和37行的参数设置了，说白，接下来就是，把买来的菜洗好切好，炒好，做成一个bert这个宝宝能吃的下的，然后设定喂多少，怎么喂，最后收到宝宝的反馈，是好吃还是不好吃，好吃的层度是多少，另一个宝宝喂给他吃，他又觉得怎么样。

但是，你还是想知道这个代码的这些过程是怎么样做的？好吧，满足你的愿望，不过我也没太仔细看，但是这里有两个人写得还算具体，不过老实说，我没看懂想说啥，说不定你们能看懂。

模型代码学习-CLS文本分类-Bert-Chinese-Text-Classification-Pytorch代码学习-训练并测试过程

模型代码学习-CLS文本分类-Bert-Chinese-Text-Classification-Pytorch代码学习-构建数据，数据Iter类

三、数据集的处理

这个部分主要是在utils.py这个文件里面：

既然是数据处理，我们首先看看，他给我们的是一个什么样的数据

可以看到，前面是句子后面是标签分类，害，貌似前面还写错了，不是新闻文本分类，应该叫新闻标题分类……

至于每行代码是什么意思，我就不要脸的直接复制别人的博客了！就是刚刚说的上面那两篇。不对，我这是防止原作者删博客，以后找不到，我这是备份的思想！

 ./utils.py学习

utils.py中主要是对于数据集的预处理，最终目标是构造能用于训练的batch和iter

全局

 

• Tqdm 是一个快速，可扩展的Python进度条，可以在 Python 长循环中添加一个进度提示信息，用户只需要封装任意的迭代器 tqdm(iterator)，使用方法可见：https://blog.csdn.net/zkp_987/article/details/81748098

  import torch
  from tqdm import tqdm
  import time
  from datetime import timedelta
   
  PAD, CLS = '[PAD]', '[CLS]'  # padding符号, bert中综合信息符号

  def build_dataset(config):

  def load_dataset(path, pad_size=32):

• 读取作者提供的txt文件为f迭代器，for line in tqdm f可能可以指定一个进度条，通过strip方法去掉每行的空格，之后如果该行不存在了，则continue继续处理下一行
• 由于数据集中两个内容中间以\t分割，于是通过split方法拆分出content和label
• config.tokenizer.tokenize(content)，其中config来自上层build_dataset方法的入参，run.py作为最终的运行文件进行调用train_data, dev_data, test_data = build_dataset(config)，其中config再进一步来源于x = import_module('models.' + model_name) config = x.Config(dataset)，来自于model bert.py中的class Config，最终config类中包括了self.tokenizer = BertTokenizer.from_pretrained(self.bert_path)，于是综合来说config.tokenizer.tokenize(content)可以理解为了BertTokenizer.from_pretrained(self.bert_path).tokenize(content)
• token最开始前边手动拼接[CLS]，根据一些讨论个人理解[CLS]首先是bert用作分类任务必须需要的一个字符，参考该篇博客中的说法https://blog.csdn.net/qq_42189083/article/details/102641087，[CLS]就是classification的意思，可以理解为用于下游分类的任务，主要用于以下两种任务：1）单文本分类任务：对于文本分类任务，BERT模型在文本前插入一个[CLS]符号，并将与该符号对应的输出向量作为整篇文本的语义表示，用于文本分类。可以理解为：与本文中已有的其他字词相比，这个无明显语义信息的符号会更“公平”的融合文本中各个字/词的语义信息。2）语句对分类任务：该任务的实际应用场景包括：问答（判断一个问题与一个答案是否匹配）、语句匹配（两句话是否表达同一个意思）等。对于该任务，BERT模型除了添加[CLS]符号并将对应的输出作为文本的语义表示，还对输入两句话用一个[SEP]符号作分割，并分别对两句话附加两个不同的文本向量以作区分。
• token_ids的作用需要打印后查看，猜测应该是一个与vocab.txt中进行角标对应的过程，不过为什么要进行这个对应->为了输入过程中的进一步输入进入bert进行位置embedding等
• pad_size指定了希望的最长文本长度，并对不足的文本进行pad补充，于是在该分支内进行判断，如果token的长度小于pad_size超参，首先对mask进行拼接，拼接为前边token_ids长度个数的1和最后补齐pad_size的0，由于token_ids的后半部分没有补东西，现在也把token_ids的最后补上0，这里为什么把token_ids的最后补上0，是否和词表中的对应关系有关？->vocat.txt中角标是0的位置对应的是[PAD]->个人感觉一般来说vocab.txt中的第0位应该都是[PAD]
• 如果token的长度已经等于或超过了pad_size超参了，则mask中不设置任何忽略，为pad_size长度的1，同时把token_ids进行截取，并重置seq_len
• 把每一条数据放入contents中，每一条为(token_ids, int(label), seq_len, mask)，依次是：vocab.txt中的角标、类别int类型，文本长度，一个待使用的mask

def load_dataset(path, pad_size=32):
        contents = []
        with open(path, 'r', encoding='UTF-8') as f:
            for line in tqdm(f):
                lin = line.strip()
                if not lin:
                    continue
                content, label = lin.split('\t')
                token = config.tokenizer.tokenize(content)
                token = [CLS] + token
                seq_len = len(token)
                mask = []
                token_ids = config.tokenizer.convert_tokens_to_ids(token)
 
                if pad_size:
                    if len(token) < pad_size:
                        mask = [1] * len(token_ids) + [0] * (pad_size - len(token))
                        token_ids += ([0] * (pad_size - len(token)))
                    else:
                        mask = [1] * pad_size
                        token_ids = token_ids[:pad_size]
                        seq_len = pad_size
                contents.append((token_ids, int(label), seq_len, mask))
        return contents

• 这里执行完token = config.tokenizer.tokenize(content)后，打印输出当前的token，也希望把token_ids打印输出->但这里其实根据后文datas的打印结果就可以进行如下的猜测了

datas中的token_ids字段，之前的tokenizer.tokenize应该就是把中文文本split一下，如果用英文数据这里应该还需要变通一下
[101, 1367, 2349, 7566, 2193, 782, 7028, 4509, 2703, 680, 5401, 1744, 2190, 6413, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],

• 对于mask拼接的实验尝试如下，希望验证[1] * 100这样在python中的输出打印效果->如下

>>> print([1]*10)
[1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]

在def build_dataset()这一上层函数中对编写的load_dataset进行数据调用，经过学长提醒这里可能存在不能区分训练测试过程，导致训练测试过程都需要进行数据加载，虽然数据大小应该不大，但是批量加载也是一个过程。

train = load_dataset(config.train_path, config.pad_size)
    dev = load_dataset(config.dev_path, config.pad_size)
    test = load_dataset(config.test_path, config.pad_size)
    return train, dev, test

class DatasetIterater(object):

从名称上猜测DatasetIterater类应该是把数据的dataset变为可迭代形式的，或者说batch形式的

def __init__(self, batches, batch_size, device):

• 在后续的def build_iterator(dataset, config):函数中对该类进行了实例化，iter = DatasetIterater(dataset, config.batch_size, config.device)，可以看到传入的参数是经过def build_dataset()后的dataset（多条(token_ids, int(label), seq_len, mask)的集合），期望的batch_size，还有config的device。
• 在该初始化中定义了batch_size，数据集的batches（dataset传入），n_batches代表batch的数目，如果不能正好n_batches等分，则置self.residue为true，self.index和device的用处需要后文
• 看了后文，index应该是来标记走到了第几个iter的

def __init__(self, batches, batch_size, device):
    self.batch_size = batch_size
    self.batches = batches
    self.n_batches = len(batches) // batch_size
    self.residue = False  # 记录batch数量是否为整数
    if len(batches) % self.n_batches != 0:
        self.residue = True
    self.index = 0
    self.device = device

def _to_tensor(self, datas):

• 前边这个短下划线有没有什么特殊的考虑，在一些材料中看到如果加个短下划线不会被import到->一种较为习惯性的写法，在实际上只要保证不冲突即可
• datas中应该是一条条的(token_ids, int(label), seq_len, mask)（有待print验证），torch.LongTensor() Long类型的张量，对于BERT经过这样的转化就可以进行输入到模型中吗，因为如果理解没错的话此时的token_ids只是一个列表向量，代表了对应词汇的index标签，而且从表达形式来看，x就是数据，y就是标签
• 在return的时候把x seqlen mask组合了一下，不知道有什么考虑

def _to_tensor(self, datas):
    x = torch.LongTensor([_[0] for _ in datas]).to(self.device)
    y = torch.LongTensor([_[1] for _ in datas]).to(self.device)
 
    # pad前的长度(超过pad_size的设为pad_size)
    seq_len = torch.LongTensor([_[2] for _ in datas]).to(self.device)
    mask = torch.LongTensor([_[3] for _ in datas]).to(self.device)
    return (x, seq_len, mask), y

对这里的datas进行打印，一个datas包含了一个batch的数据，这里展示一个batch中的一条数据，可以看到总长度为32，也就是超参中指定的长度

_to_tensor datas [
(
[101, 1367, 2349, 7566, 2193, 782, 7028, 4509, 2703, 680, 5401, 1744, 2190, 6413, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], 
6, 
14, 
[1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
), 
 
(
[101, 4125, 3215, 1520, 840, 2357, 7371, 1778, 1079, 1355, 4385, 3959, 3788, 3295, 2100, 1762, 6395, 2945, 113, 1745, 114, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], 
4, 
21, 
[1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
),
…
]

希望对这里的LongTensor进行打印查看（显示数据的打印查看，也打印查看维度），如下所示

x.shape torch.Size([128, 32])	y.shape torch.Size([128])	seq_len torch.Size([128])	mask torch.Size([128, 32])

x tensor([[ 101,  837, 5855,  ...,    0,    0,    0],
        [ 101, 2343, 3173,  ...,    0,    0,    0],
        [ 101, 2512, 6228,  ...,    0,    0,    0],
        ...,
        [ 101, 6122, 4495,  ...,    0,    0,    0],
        [ 101, 1849, 1164,  ...,    0,    0,    0],
        [ 101,  860, 7741,  ...,    0,    0,    0]], device='cuda:0')
y tensor([2, 9, 3, 6, 1, 9, 6, 7, 6, 8, 1, 6, 3, 3, 7, 7, 2, 0, 9, 2, 2, 2, 2, 0,
        9, 4, 0, 3, 1, 1, 5, 0, 7, 6, 0, 6, 4, 5, 0, 5, 1, 4, 3, 3, 1, 2, 7, 9,
        4, 4, 2, 2, 0, 6, 3, 1, 7, 8, 4, 4, 7, 7, 4, 6, 6, 9, 0, 7, 4, 8, 1, 9,
        6, 4, 7, 6, 8, 0, 5, 2, 6, 9, 7, 1, 3, 1, 4, 9, 9, 9, 9, 3, 8, 7, 1, 9,
        1, 9, 0, 4, 2, 0, 0, 4, 4, 7, 0, 4, 7, 4, 7, 7, 7, 7, 6, 6, 8, 7, 1, 3,
        1, 3, 7, 6, 5, 0, 6, 3], device='cuda:0')
seq_len tensor([16, 20, 20, 21, 19, 20, 16, 23, 21, 17, 21, 16, 18, 19, 25, 22, 16, 13,
        18, 15, 22, 21, 20, 11, 23, 17, 15, 17, 23, 21, 20,  9, 23, 17, 17, 20,
        14, 19, 20, 15, 21, 19, 20, 20, 22, 14, 27, 22, 20, 19, 21, 14, 16, 19,
        13, 21, 23, 17, 17, 12, 23, 25, 19, 16, 22, 21, 12, 24, 19, 16, 21, 23,
        21, 15, 23, 17, 19, 21, 20, 16, 18, 19, 24, 16, 19, 19, 14, 22, 17, 20,
        18, 18, 16, 23, 21, 22, 22, 22, 20, 15, 16, 18, 18, 20, 22, 22, 16, 15,
        23, 18, 24, 24, 23, 25, 15, 16, 17, 24, 22, 16, 21, 21, 22, 19, 21, 22,
        21, 18], device='cuda:0')
mask tensor([[1, 1, 1,  ..., 0, 0, 0],
        [1, 1, 1,  ..., 0, 0, 0],
        [1, 1, 1,  ..., 0, 0, 0],
        ...,
        [1, 1, 1,  ..., 0, 0, 0],
        [1, 1, 1,  ..., 0, 0, 0],
        [1, 1, 1,  ..., 0, 0, 0]], device='cuda:0')

def __next__(self):

• 怎么理解next前后的双横线，看起来next是为了走到下一个iter，或许在调用的时候会根据iter自动往后边一个走？->__next__ __iter__ __len__ 都是为了构造一个可迭代的对象，即一个数据的iter class，在写法上一般可以模仿类似的数据预处理过程
• 如果self.residue（不是正好能分成n个batch），并且现在的index已经达到了n个batch，也就是说剩下那一小部分没法归为一个正好的batch了，拆分出一个batches为self.batches[self.index * self.batch_size: len(self.batches)]，也就是从最后上一个batch到结尾的，作为一个新的batch，并使得self.index += 1。并把这个batches进行_to_tensor()操作
• elif情况（即在不满足如果self.residue（不是正好能分成n个batch），并且现在的index已经达到了n个batch的情况下），如果现在的index超过并且等于（这个是应对正好的情况）了，重置self.index=0为下一个Epoch进行准备，并且raise StopIteration
• 其他情况（可以理解为不遇到终止等特殊情况，正常往后迭代的情况）：切分batches：batches = self.batches[self.index *self.batch_size: (self.index + 1) * self.batch_size]

def __next__(self):
    if self.residue and self.index == self.n_batches:
        batches = self.batches[self.index * self.batch_size: len(self.batches)]
        self.index += 1
        batches = self._to_tensor(batches)
        return batches
 
    elif self.index >= self.n_batches:
        self.index = 0
        raise StopIteration
    else:
        batches = self.batches[self.index * self.batch_size: (self.index + 1) * self.batch_size]
        self.index += 1
        batches = self._to_tensor(batches)
        return batches

def __iter__(self):

• 这个怎么理解，是可以作为一个迭代器？->__next__ __iter__ __len__ 共同构成一个可迭代的类

def __len__(self):

• 返回batch的长度，也就是说有多少个batch

def build_iterator(dataset, config):

• 把dataset转化为一个DatasetIterater类的iter
• 这个iter是否是一个可迭代的->是

def build_iterator(dataset, config):
    iter = DatasetIterater(dataset, config.batch_size, config.device)
    return iter

def get_time_dif(start_time):

def get_time_dif(start_time):
    """获取已使用时间"""
    end_time = time.time()
    time_dif = end_time - start_time
    return timedelta(seconds=int(round(time_dif)))

四、训练评估

./train_eval.py学习

全局

• 在import来看，从sklearn里import了metrics，或许是测试过程中使用？->在测试过程中进行了使用，看起来加入normalize=False后是统计有几个对的，不加入后就是相较于整体个数的百分比

>>> from sklearn.metrics import accuracy_score
>>> y_pred = [0,0,0,2,1,3,4,5]
>>> y_true = [0,0,0,6,6,6,6,6]
>>> accuracy_score(y_true, y_pred)
0.375
>>> accuracy_score(y_true, y_pred, normalize=False)
3

• import了pytorch_pretrained_bert.optimization中的BertAdam，BERT版本具有权值衰减固定、预热和学习速率线性衰减的Adam Optimizer。

# coding: UTF-8
import numpy as np
import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
from sklearn import metrics
import time
from utils import get_time_dif
from pytorch_pretrained_bert.optimization import BertAdam

def init_network(model, method='xavier', exclude='embedding', seed=123):

• 这个函数在哪里被调用了，怎么感觉没有找到->似乎没有，暂时忽略了

• 从入参来看，seed=123该怎么理解，似乎没有用到？->所有seed字段的目标似乎都是为了结果的“可复现”，根据讨论后，在同一台机器上如果使用完全相同的seed，这样可能会在各类参数随机初始化的过程中成为一定的“随机定值”，使得结果可复现。但是讨论后认为在一些实验中如果不同机器使用了相同的seed，可能也没有效果。

# 权重初始化，默认xavier
def init_network(model, method='xavier', exclude='embedding', seed=123):
    for name, w in model.named_parameters():
        if exclude not in name:
            if len(w.size()) < 2:
                continue
            if 'weight' in name:
                if method == 'xavier':
                    nn.init.xavier_normal_(w)
                elif method == 'kaiming':
                    nn.init.kaiming_normal_(w)
                else:
                    nn.init.normal_(w)
            elif 'bias' in name:
                nn.init.constant_(w, 0)
            else:
                pass

def train(config, model, train_iter, dev_iter, test_iter):

• 入参是config，模型model，还有train，valid，test三个数据集的iter
• 当前时间作为开始时间
• model.train怎么理解，追溯传参来源run.py model = x.Model(config).to(config.device) ，model_name = args.model  # bert x = import_module('models.' + model_name) config = x.Config(dataset)，所以这里的model.train是否是来自pretrain bert的.train()方法？->目前来看model.train()是把model切换到train的状态，与model.eval()把模型切换到evaluate状态相对应，由于dropout等问题，模型在训练和测试过程中可能需要具有不同的状态（例如在验证、测试过程中不希望不同次的验证、测试有不同的结果，所以需要关闭dropout）
• 所有config内容来自于./models/bert.py中，如果要对超参进行调整，在bert.py进行调整即可
• 以下关于optimizer的设置怎么理解->这里的warmup可以理解为让学习率先增大，后减小，或许这样可以尽快锁定一个区间，从而在这个区间来细化优化，另注，在讨论后认为在fine-tune过程中学习率不宜过大，要稍微小写
• param_optimizer = list(model.named_parameters())
• no_decay = ['bias', 'LayerNorm.bias', 'LayerNorm.weight']
• optimizer_grouped_parameters = [{'params': [p for n, p in param_optimizer if not any(nd in n for nd in no_decay)], 'weight_decay': 0.01}, {'params': [p for n, p in param_optimizer if any(nd in n for nd in no_decay)], 'weight_decay': 0.0}]  
• optimizer = BertAdam(optimizer_grouped_parameters,

                         lr=config.learning_rate,

                         warmup=0.05,

                        t_total=len(train_iter) * config.num_epochs)

• total_batch参数记录进行到了多少的batch
• 初始化在验证集上的loss为inf：dev_best_loss = float('inf')
• last_import 初始化为0，记录上次在验证集上loss下降的batch数（训练是一个batch一个batch的，当所有数据组合完成训练后，会是一个Epoch）
• flag = False 记录是否很久没有效果提升，可能会被用作break用
• 又调用了一次model.train()，这里怎么理解，bert的.train()是什么效果->切换为train状态，和.eval()对应出现
• ※开始config.num_epochs个epoch的循环，这里循环的时候直接for ... in ..train_iter，所以是否就像之前认为的train_iter是一个可迭代对象？trains是(x, seq_len, mask)的tuple组合，这就被看做是输入模型的x，在模型的那篇博客中，forward函数如下context = x[0]  # 输入的句子 mask = x[2]  # 对padding部分进行mask，和句子一个size，padding部分用0表示，如：[1, 1, 1, 1, 0, 0]
•  _, pooled = self.bert(context, attention_mask=mask, output_all_encoded_layers=False) out = self.fc(pooled) 所以这里是一个拆分
• model.zero_grad() 虽然是标准写法，不过该怎么理解一下->pytorch中的梯度是累积的，但是以batch来看每个batch都需要清空一下。
• loss = F.cross_entropy(outputs, labels)，loss.backward()，交叉熵损失函数，这里的loss.backward()是否就理解为自动梯度反向传播，然后由于模型中的全程允许梯度传递，所以不存在frozen的情况？为什么能把output和labels直接比交叉熵损失函数？->打印输出output和labels进行查看，从打印结果来看似乎想起，对于softmax和交叉熵一类的损失函数，需要的是第几个labels是正确的！

outputs tensor([[ 0.3079,  0.1015, -0.5626,  ..., -0.0208,  0.2517,  0.1984],
        [-0.1730,  0.1862, -0.6964,  ..., -0.2710,  0.4122,  0.3804],
        [-0.2523,  0.0576, -0.1686,  ..., -0.2864,  0.3397,  0.0802],
        ...,
        [ 0.1749, -0.2050, -0.2825,  ..., -0.5576, -0.0727,  0.1467],
        [ 0.1107, -0.3328, -0.5910,  ..., -0.5746, -0.1585,  0.1143],
        [ 0.3721, -0.0540, -0.5997,  ..., -0.2982,  0.0122,  0.4152]],
       device='cuda:0', grad_fn=)
outputs size torch.Size([128, 10])
labels tensor([7, 5, 8, 1, 9, 9, 0, 6, 7, 2, 9, 9, 2, 3, 9, 3, 7, 0, 5, 6, 1, 7, 6, 5,
        1, 4, 0, 4, 0, 8, 9, 0, 9, 9, 0, 4, 4, 7, 1, 8, 3, 6, 9, 3, 1, 6, 7, 7,
        5, 3, 6, 0, 7, 9, 2, 8, 5, 6, 7, 6, 6, 6, 7, 0, 0, 7, 2, 3, 6, 6, 3, 5,
        5, 9, 4, 1, 0, 8, 5, 4, 7, 4, 2, 3, 1, 4, 3, 3, 7, 8, 3, 3, 1, 9, 5, 5,
        1, 4, 5, 2, 7, 3, 3, 0, 6, 5, 8, 8, 4, 1, 8, 3, 0, 2, 8, 5, 6, 4, 0, 6,
        4, 0, 3, 6, 3, 3, 3, 7], device='cuda:0')
labels len 128

• 分析F.cross_entropy(outputs, labels)代码：https://blog.csdn.net/CuriousLiu/article/details/109995539 见此篇博客中
• optimizer.step() 怎么理解：所有的optimizer都实现了step()方法，这个方法会更新所有的参数。一旦梯度被如backward()之类的函数计算好后，我们就可以调用这个函数，是否理解为在这里进行了optimizer的处理->默认一种写法，个人感觉可以理解为对optimizer进行更新
• 每100轮输出一下在训练集和验证集上的效果（提到训练集和验证集，过拟合问题）
• true = labels.data.cpu()、predic = torch.max(outputs.data, 1)[1].cpu() 这两句话需要打印查看，看起来是调用labels所处类的中的一个data参数，但是为什么要放在cpu上，另外使用torch.max怎么理解，这里需要print labels和.data等进行查看->如下图所示，主要是取label后，查看是否对应使用的

true tensor([3, 4, 1, 7, 5, 5, 9, 1, 8, 4, 3, 7, 5, 2, 1, 8, 1, 1, 8, 4, 4, 6, 7, 1,
        9, 4, 2, 9, 4, 2, 2, 9, 8, 9, 1, 3, 9, 5, 9, 6, 7, 2, 9, 5, 9, 4, 5, 6,
        8, 1, 2, 1, 4, 0, 5, 4, 9, 6, 5, 5, 2, 4, 5, 5, 7, 8, 6, 7, 7, 2, 9, 0,
        4, 6, 7, 2, 9, 7, 9, 0, 2, 9, 9, 4, 9, 0, 0, 4, 1, 2, 5, 5, 7, 0, 5, 9,
        5, 3, 4, 6, 8, 3, 5, 9, 3, 9, 4, 9, 5, 4, 6, 2, 3, 6, 7, 4, 6, 2, 2, 2,
        0, 1, 6, 4, 4, 2, 2, 3])
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
predict tensor([8, 5, 5, 0, 5, 1, 5, 5, 8, 5, 0, 5, 8, 5, 5, 5, 9, 5, 5, 0, 0, 6, 5, 9,
        4, 8, 5, 5, 5, 5, 0, 5, 5, 5, 5, 6, 5, 5, 5, 9, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
        5, 9, 5, 5, 5, 0, 5, 5, 5, 5, 5, 0, 5, 5, 5, 5, 5, 6, 5, 0, 0, 5, 5, 5,
        5, 0, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 1, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
        0, 8, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 0, 5, 5, 5, 5, 5, 6, 5, 0, 5, 5, 5, 5, 5, 1, 5,
        0, 5, 5, 5, 5, 8, 0, 5])
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
torch.max(outputs.data, 1) torch.return_types.max(
values=tensor([0.5065, 0.7543, 0.6870, 0.5797, 0.8060, 0.5807, 0.8916, 0.8384, 0.6661,
        0.7025, 0.6533, 0.5792, 0.4674, 0.4923, 0.7330, 0.6329, 0.7567, 0.8452,
        0.5539, 0.5508, 0.8430, 0.7644, 0.4222, 0.6187, 0.4145, 0.4590, 0.6177,
        0.7669, 0.7348, 0.7471, 0.5506, 0.5542, 0.8766, 0.7319, 0.8065, 0.7228,
        0.5451, 0.9202, 0.7277, 0.3017, 0.6730, 0.5296, 0.8899, 0.9897, 0.7398,
        0.6049, 0.7202, 0.6861, 0.6422, 0.5075, 0.8285, 0.6734, 0.7960, 0.6078,
        0.6625, 0.6545, 0.7238, 0.6220, 0.6018, 0.8207, 0.9552, 0.7145, 0.7219,
        0.7507, 0.6705, 0.4326, 0.6819, 0.4687, 0.8995, 0.6956, 0.5216, 0.6844,
        0.6044, 0.5092, 0.5973, 0.6014, 0.9122, 0.7713, 0.8200, 0.7941, 0.6144,
        0.5310, 0.7001, 0.3465, 0.5593, 0.4223, 0.6370, 0.6482, 0.7080, 0.6428,
        0.7696, 0.8263, 0.5839, 0.7708, 0.7660, 0.8303, 0.7790, 0.6033, 0.4704,
        0.7534, 0.6832, 0.5292, 0.8298, 0.6661, 0.5930, 0.6637, 0.5390, 1.1338,
        0.9344, 0.2917, 0.4034, 0.8946, 0.6636, 0.4957, 0.8308, 0.9687, 0.6173,
        0.7422, 0.5396, 0.6783, 0.6139, 0.8782, 0.9697, 0.8204, 0.5765, 0.3932,
        0.8845, 0.7806], device='cuda:0'),
indices=tensor([8, 5, 5, 0, 5, 1, 5, 5, 8, 5, 0, 5, 8, 5, 5, 5, 9, 5, 5, 0, 0, 6, 5, 9,
        4, 8, 5, 5, 5, 5, 0, 5, 5, 5, 5, 6, 5, 5, 5, 9, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
        5, 9, 5, 5, 5, 0, 5, 5, 5, 5, 5, 0, 5, 5, 5, 5, 5, 6, 5, 0, 0, 5, 5, 5,
        5, 0, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 1, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
        0, 8, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 0, 5, 5, 5, 5, 5, 6, 5, 0, 5, 5, 5, 5, 5, 1, 5,
        0, 5, 5, 5, 5, 8, 0, 5], device='cuda:0'))

从sklearn import了metrics用作度量计算？metrics.accuracy_score(true, predict)也需要进行查看，reference：https://scikit-learn.org/stable/modules/generated/sklearn.metrics.accuracy_score.html

>>> from sklearn.metrics import accuracy_score
>>> y_pred = [0, 2, 1, 3]
>>> y_true = [0, 1, 2, 3]
>>> accuracy_score(y_true, y_pred)
0.5
>>> accuracy_score(y_true, y_pred, normalize=False)
2

• 调用evaluate方法得到在验证机上的acc和loss，这里evaluate方法见之后补充
• 为什么在total_batch%100 == 0的时候调用model.train()，调用model.train是在进行什么操作？ 因为这里的model对应的应该是bert的那个pretrain？->在evaluate中切换到了eval状态，现在需要切换回train状态
• 最终调用一个test()来在最终的测试集上进行测试，test方法见之后补充

def train(config, model, train_iter, dev_iter, test_iter):
    start_time = time.time()
    model.train()
    param_optimizer = list(model.named_parameters())
    no_decay = ['bias', 'LayerNorm.bias', 'LayerNorm.weight']
    optimizer_grouped_parameters = [
        {'params': [p for n, p in param_optimizer if not any(nd in n for nd in no_decay)], 'weight_decay': 0.01},
        {'params': [p for n, p in param_optimizer if any(nd in n for nd in no_decay)], 'weight_decay': 0.0}]
    # optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=config.learning_rate)
    optimizer = BertAdam(optimizer_grouped_parameters,
                         lr=config.learning_rate,
                         warmup=0.05,
                         t_total=len(train_iter) * config.num_epochs)
    total_batch = 0  # 记录进行到多少batch
    dev_best_loss = float('inf')
    last_improve = 0  # 记录上次验证集loss下降的batch数
    flag = False  # 记录是否很久没有效果提升
    model.train()
    for epoch in range(config.num_epochs):
        print('Epoch [{}/{}]'.format(epoch + 1, config.num_epochs))
        for i, (trains, labels) in enumerate(train_iter):
            outputs = model(trains)
            model.zero_grad()
            loss = F.cross_entropy(outputs, labels)
            loss.backward()
            optimizer.step()
            if total_batch % 100 == 0:
                # 每多少轮输出在训练集和验证集上的效果
                true = labels.data.cpu()
                predic = torch.max(outputs.data, 1)[1].cpu()
                train_acc = metrics.accuracy_score(true, predic)
                dev_acc, dev_loss = evaluate(config, model, dev_iter)
                if dev_loss < dev_best_loss:
                    dev_best_loss = dev_loss
                    torch.save(model.state_dict(), config.save_path)
                    improve = '*'
                    last_improve = total_batch
                else:
                    improve = ''
                time_dif = get_time_dif(start_time)
                msg = 'Iter: {0:>6},  Train Loss: {1:>5.2},  Train Acc: {2:>6.2%},  Val Loss: {3:>5.2},  Val Acc: {4:>6.2%},  Time: {5} {6}'
                print(msg.format(total_batch, loss.item(), train_acc, dev_loss, dev_acc, time_dif, improve))
                model.train()
            total_batch += 1
            if total_batch - last_improve > config.require_improvement:
                # 验证集loss超过1000batch没下降，结束训练
                print("No optimization for a long time, auto-stopping...")
                flag = True
                break
        if flag:
            break
    test(config, model, test_iter)

def evaluate(config, model, data_iter, test=False):

• evaluate在可被用来在训练集，验证集上进行数据验证，在train函数中进行了调用
• model.eval()如何理解，这里的model似乎就是来自于pretrain的bert这个model？所以在这里的.eval()如何理解
• 初始化两个空的numpy arr
• 为什么with torch.no_grad()->torch.no_grad()是一个上下文管理器，被该语句 wrap 起来的部分将不会track 梯度，所以看起来在evaluate的时候，需要抑制模型的参数更新过程
• test是evalutate中传入的参数，在训练过程的test传为False，在测试过程的test传为True

def evaluate(config, model, data_iter, test=False):
    model.eval()
    loss_total = 0
    predict_all = np.array([], dtype=int)
    labels_all = np.array([], dtype=int)
    with torch.no_grad():
        for texts, labels in data_iter:
            outputs = model(texts)
            loss = F.cross_entropy(outputs, labels)
            loss_total += loss
            labels = labels.data.cpu().numpy()
            predic = torch.max(outputs.data, 1)[1].cpu().numpy()
            labels_all = np.append(labels_all, labels)
            predict_all = np.append(predict_all, predic)
 
    acc = metrics.accuracy_score(labels_all, predict_all)
    if test:
        report = metrics.classification_report(labels_all, predict_all, target_names=config.class_list, digits=4)
        confusion = metrics.confusion_matrix(labels_all, predict_all)
        return acc, loss_total / len(data_iter), report, confusion
    return acc, loss_total / len(data_iter)

def test(config, model, test_iter):

• 测试代码，调用了evaluate函数并将test传为True
• 这里也使用model.eval()，该怎么理解？

def test(config, model, test_iter):
    # test
    model.load_state_dict(torch.load(config.save_path))
    model.eval()
    start_time = time.time()
    test_acc, test_loss, test_report, test_confusion = evaluate(config, model, test_iter, test=True)
    msg = 'Test Loss: {0:>5.2},  Test Acc: {1:>6.2%}'
    print(msg.format(test_loss, test_acc))
    print("Precision, Recall and F1-Score...")
    print(test_report)
    print("Confusion Matrix...")
    print(test_confusion)
    time_dif = get_time_dif(start_time)
    print("Time usage:", time_dif)

五、run.py

这部分就没啥说的了，主要是运行时需要的参数配置

下载好预训练模型就可以跑了。

# 训练并测试：
# bert
python run.py --model bert

# bert + 其它
python run.py --model bert_CNN

# ERNIE
python run.py --model ERNIE

总结

周六就应该待在实验室学习，摸鱼（建议大家看看清华大学的摸鱼导论，多多摸鱼！），对的，没错！