简洁优美的深度学习包-bert4keras
新手友好bert4keras
在鹅厂实习阶段，follow苏神（科学空间）的博客，启发了idea，成功改进了线上的一款模型。想法产出和实验进展很大一部分得益于苏神设计的bert4keras，清晰轻量、基于keras，可以很简洁的实现bert，同时附上了很多易读的example，对nlp新手及其友好！本文推荐几篇基于bert4keras的项目，均来自苏神，对新手入门bert比较合适~
项目1：测试bert的mlm
项目地址：basic_masked_language_model
- tokenizer：分词器，主要方法：encode,decode。
- build_transformer_model：建立bert模型，建议看源码，可以加载多种权重和模型结构（如unilm）。
import numpy as np
from bert4keras.models import build_transformer_model
from bert4keras.tokenizers import Tokenizer
from bert4keras.snippets import to_array
config_path = '/root/kg/bert/chinese_L-12_H-768_A-12/bert_config.json'
checkpoint_path = '/root/kg/bert/chinese_L-12_H-768_A-12/bert_model.ckpt'
dict_path = '/root/kg/bert/chinese_L-12_H-768_A-12/vocab.txt'
tokenizer = Tokenizer(dict_path, do_lower_case=True) # 建立分词器
model = build_transformer_model(
config_path=config_path, checkpoint_path=checkpoint_path, with_mlm=True
) # 建立模型，加载权重
token_ids, segment_ids = tokenizer.encode(u'科学技术是第一生产力')
# mask掉“技术”
token_ids[3] = token_ids[4] = tokenizer._token_mask_id
token_ids, segment_ids = to_array([token_ids], [segment_ids])
# 用mlm模型预测被mask掉的部分
probas = model.predict([token_ids, segment_ids])[0]
print(tokenizer.decode(probas[3:5].argmax(axis=1))) # 结果正是“技术”
项目2：句子对分类任务
项目地址：task_sentence_similarity_lcqmc
核心模型代码：
- 句子1和句子2拼接在一起输入bert。
- bert模型的pooler输出经dropout和mlp投影到2维空间，做分类问题。
- 最终整个模型是一个标准的keras model。
class data_generator(DataGenerator):
"""数据生成器
"""
def __iter__(self, random=False):
batch_token_ids, batch_segment_ids, batch_labels = [], [], []
for is_end, (text1, text2, label) in self.sample(random):
token_ids, segment_ids = tokenizer.encode(
text1, text2, maxlen=maxlen
)
batch_token_ids.append(token_ids)
batch_segment_ids.append(segment_ids)
batch_labels.append([label])
if len(batch_token_ids) == self.batch_size or is_end:
batch_token_ids = sequence_padding(batch_token_ids)
batch_segment_ids = sequence_padding(batch_segment_ids)
batch_labels = sequence_padding(batch_labels)
yield [batch_token_ids, batch_segment_ids], batch_labels
batch_token_ids, batch_segment_ids, batch_labels = [], [], []
# 加载预训练模型
bert = build_transformer_model(
config_path=config_path,
checkpoint_path=checkpoint_path,
with_pool=True,
return_keras_model=False,
)
output = Dropout(rate=0.1)(bert.model.output)
output = Dense(
units=2, activation='softmax', kernel_initializer=bert.initializer
)(output)
model = keras.models.Model(bert.model.input, output)
项目3：标题生成任务
项目地址：task_seq2seq_autotitle
NLG任务很方便用unilm结构实现，而bert4keras实现unilm只需一个参数。
model = build_transformer_model(
config_path,
checkpoint_path,
application='unilm',
keep_tokens=keep_tokens, # 只保留keep_tokens中的字，精简原字表
)
NLG任务的loss是交叉熵，示例中的实现很美观：
- CrossEntropy类继承Loss类，重写compute_loss。
- 将参与计算loss的变量过一遍CrossEntropy，这个过程中loss会被计算，具体阅读Loss类源码。
- 最终整个模型是一个标准的keras model。
class CrossEntropy(Loss):
"""交叉熵作为loss，并mask掉输入部分
"""
def compute_loss(self, inputs, mask=None):
y_true, y_mask, y_pred = inputs
y_true = y_true[:, 1:] # 目标token_ids
y_mask = y_mask[:, 1:] # segment_ids，刚好指示了要预测的部分
y_pred = y_pred[:, :-1] # 预测序列，错开一位
loss = K.sparse_categorical_crossentropy(y_true, y_pred)
loss = K.sum(loss * y_mask) / K.sum(y_mask)
return loss
model = build_transformer_model(
config_path,
checkpoint_path,
application='unilm',
keep_tokens=keep_tokens, # 只保留keep_tokens中的字，精简原字表
)
output = CrossEntropy(2)(model.inputs + model.outputs)
model = Model(model.inputs, output)
model.compile(optimizer=Adam(1e-5))
model.summary()
预测阶段自回归解码，继承AutoRegressiveDecoder类可以很容易实现beam_search。
项目4：SimBert
项目地址：SimBert
融合了unilm和对比学习，data generator和loss类的设计很巧妙，值得仔细阅读，建议看不懂的地方打开jupyter对着一行一行print来理解。
项目5：SPACES：“抽取-生成”式长文本摘要
项目地址：SPACES
一个比较全面的项目，核心部分是BioCopyNet+Unilm。
总结
bert4keras项目的优点：
- build_transformer_model一句代码构建bert模型，一个参数即可切换为unilm结构。
- 继承Loss类，重写compute_loss方法，很容易计算loss。
- 深度基于keras，训练、保存和keras一致。
- 丰富的example！苏神的前沿算法研究也会附上bert4keras实现。