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PaddleHub 序列标注

如何开始Fine-tune

在完成安装PaddlePaddle与PaddleHub后,通过执行脚本sh run_sequence_label.sh即可开始使用ERNIE对MSRA_NER数据集进行Fine-tune。

其中脚本参数说明如下:

# 模型相关
--use_gpu: 是否使用GPU,默认为False;
--batch_size: 批处理大小,请结合显存情况进行调整,若出现显存不足,请适当调低这一参数;
--learning_rate: Fine-tune的最大学习率;
--weight_decay: 控制正则项力度的参数,用于防止过拟合,默认为0.01;
--warmup_proportion: 学习率warmup策略的比例,如果0.1,则学习率会在前10%训练step的过程中从0慢慢增长到learning_rate, 而后再缓慢衰减,默认为0;
--num_epoch: Fine-tune迭代的轮数;
--max_seq_len: ERNIE/BERT模型使用的最大序列长度,最大不能超过512, 若出现显存不足,请适当调低这一参数;
--use_data_parallel: 是否使用并行计算,默认True。打开该功能依赖nccl库;

# 任务相关
--checkpoint_dir: 模型保存路径,PaddleHub会自动保存验证集上表现最好的模型。

代码步骤

使用PaddleHub Fine-tune API进行Fine-tune可以分为4个步骤:

Step1: 加载预训练模型

module = hub.Module(name="ernie")
inputs, outputs, program = module.context(trainable=True, max_seq_len=128)

其中最大序列长度max_seq_len是可以调整的参数,建议值128,根据任务文本长度不同可以调整该值,但最大不超过512。

PaddleHub还提供BERT等模型可供选择, 模型对应的加载示例如下:

模型名 PaddleHub Module
ERNIE, Chinese hub.Module(name='ernie')
ERNIE tiny, Chinese hub.Module(name='ernie_tiny')
ERNIE 2.0 Base, English hub.Module(name='ernie_v2_eng_base')
ERNIE 2.0 Large, English hub.Module(name='ernie_v2_eng_large')
BERT-Base, Uncased hub.Module(name='bert_uncased_L-12_H-768_A-12')
BERT-Large, Uncased hub.Module(name='bert_uncased_L-24_H-1024_A-16')
BERT-Base, Cased hub.Module(name='bert_cased_L-12_H-768_A-12')
BERT-Large, Cased hub.Module(name='bert_cased_L-24_H-1024_A-16')
BERT-Base, Multilingual Cased hub.Module(nane='bert_multi_cased_L-12_H-768_A-12')
BERT-Base, Chinese hub.Module(name='bert_chinese_L-12_H-768_A-12')
BERT-wwm, Chinese hub.Module(name='bert_wwm_chinese_L-12_H-768_A-12')
BERT-wwm-ext, Chinese hub.Module(name='bert_wwm_ext_chinese_L-12_H-768_A-12')
RoBERTa-wwm-ext, Chinese hub.Module(name='roberta_wwm_ext_chinese_L-12_H-768_A-12')
RoBERTa-wwm-ext-large, Chinese hub.Module(name='roberta_wwm_ext_chinese_L-24_H-1024_A-16')

更多模型请参考PaddleHub官网

如果想尝试BERT模型,只需要更换Module中的name参数即可。

# 更换name参数即可无缝切换BERT中文模型, 代码示例如下
module = hub.Module(name="bert_chinese_L-12_H-768_A-12")

Step2: 准备数据集并使用SequenceLabelReader读取数据

dataset = hub.dataset.MSRA_NER()
reader = hub.reader.SequenceLabelReader(
    dataset=dataset,
    vocab_path=module.get_vocab_path(),
    max_seq_len=128,
    sp_model_path=module.get_spm_path(),
    word_dict_path=module.get_word_dict_path())

其中数据集的准备代码可以参考msra_ner.py

hub.dataset.MSRA_NER() 会自动从网络下载数据集并解压到用户目录下$HOME/.paddlehub/dataset目录;

module.get_vaocab_path() 会返回预训练模型对应的词表;

max_seq_len 需要与Step1中context接口传入的序列长度保持一致;

module.sp_model_pathmodule.word_dict_path 用于 ERNIE Tiny 中文sub-word中文切词技术;

SequenceLabelReader中的data_generator会自动按照模型对应词表对数据进行切词,以迭代器的方式返回ERNIE/BERT所需要的Tensor格式,包括input_idsposition_idssegment_id与序列对应的mask input_mask

NOTE:

  • Reader返回tensor的顺序是固定的,默认按照input_ids, position_ids, segment_id, input_mask这一顺序返回。
  • 如果选择的预训练模型不是ERNIE Tiny,则无需设定sp_model_path和word_dict_path参数。

自定义数据集

如果想加载自定义数据集完成迁移学习,详细参见自定义数据集

Step3:选择优化策略和运行配置

strategy = hub.AdamWeightDecayStrategy(
    learning_rate=5e-5,
    weight_decay=0.01,
    warmup_proportion=0.0,
    lr_scheduler="linear_decay",
)

config = hub.RunConfig(use_cuda=True, num_epoch=3, batch_size=32, strategy=strategy)

优化策略

PaddleHub提供了许多优化策略,如AdamWeightDecayStrategyULMFiTStrategyDefaultFinetuneStrategy等,详细信息参见策略

针对ERNIE与BERT类任务,PaddleHub封装了适合这一任务的迁移学习优化策略AdamWeightDecayStrategy

learning_rate: fine-tune过程中的最大学习率; weight_decay: 模型的正则项参数,默认0.01,如果模型有过拟合倾向,可适当调高这一参数; warmup_proportion: 如果warmup_proportion>0, 例如0.1, 则学习率会在前10%的steps中线性增长至最高值learning_rate; lr_scheduler: 有两种策略可选(1)linear_decay策略学习率会在最高点后以线性方式衰减;(2) noam_decay策略学习率会在最高点以多项式形式衰减;

运行配置

RunConfig 主要控制fine-tune的训练,包含以下可控制的参数:

  • log_interval: 进度日志打印间隔,默认每10个step打印一次;
  • eval_interval: 模型评估的间隔,默认每100个step评估一次验证集;
  • save_ckpt_interval: 模型保存间隔,请根据任务大小配置,默认只保存验证集效果最好的模型和训练结束的模型;
  • use_cuda: 是否使用GPU训练,默认为False;
  • checkpoint_dir: 模型checkpoint保存路径, 若用户没有指定,程序会自动生成;
  • num_epoch: fine-tune的轮数;
  • batch_size: 训练的批大小,如果使用GPU,请根据实际情况调整batch_size;
  • enable_memory_optim: 是否使用内存优化, 默认为True;
  • strategy: fine-tune优化策略;

Step4: 构建网络并创建序列标注迁移任务进行Fine-tune

sequence_output = outputs["sequence_output"]

# feed_list的Tensor顺序不可以调整
feed_list = [
    inputs["input_ids"].name, inputs["position_ids"].name,
    inputs["segment_ids"].name, inputs["input_mask"].name
]

seq_label_task = hub.SequenceLabelTask(
    data_reader=reader,
    feature=sequence_output,
    feed_list=feed_list,
    max_seq_len=args.max_seq_len,
    num_classes=dataset.num_labels,
    config=config,
    add_crf=False)

seq_label_task.finetune_and_eval()

NOTE:

  1. outputs["sequence_output"]返回了ERNIE/BERT模型输入单词的对应输出,可以用于单词的特征表达;
  2. feed_list中的inputs参数指名了ERNIE/BERT中的输入tensor的顺序,与SequenceLabelReader返回的结果一致;
  3. hub.SequenceLabelTask通过输入特征,迁移的类别数,可以生成适用于序列标注的迁移任务SequenceLabelTask
  4. hub.SequenceLabelTask通过add_crf, 选择是否加入crf作为decoder。如果add_crf=True, 则在预训练模型计算图加入fc+crf层,否则只在在预训练模型计算图加入fc层;

自定义迁移任务

如果想改变迁移任务组网,详细参见自定义迁移任务

可视化

Fine-tune API训练过程中会自动对关键训练指标进行打点,启动程序后执行下面命令:

$ tensorboard --logdir $CKPT_DIR/visualization --host ${HOST_IP} --port ${PORT_NUM}

其中${HOST_IP}为本机IP地址,${PORT_NUM}为可用端口号,如本机IP地址为192.168.0.1,端口号8040,用浏览器打开192.168.0.1:8040,即可看到训练过程中指标的变化情况。

模型预测

通过Fine-tune完成模型训练后,在对应的ckpt目录下,会自动保存验证集上效果最好的模型。 配置脚本参数

CKPT_DIR="ckpt_sequence_label/"
python predict.py --checkpoint_dir $CKPT_DIR --max_seq_len 128

其中CKPT_DIR为Fine-tune API保存最佳模型的路径, max_seq_len是ERNIE模型的最大序列长度,请与训练时配置的参数保持一致

参数配置正确后,请执行脚本sh run_predict.sh,即可看到以下文本分类预测结果, 以及最终准确率。 如需了解更多预测步骤,请参考predict.py

我们在AI Studio上提供了IPython NoteBook形式的demo,您可以直接在平台上在线体验,链接如下:

预训练模型 任务类型 数据集 AIStudio链接 备注
ResNet 图像分类 猫狗数据集DogCat 点击体验
ERNIE 文本分类 中文情感分类数据集ChnSentiCorp 点击体验
ERNIE 文本分类 中文新闻分类数据集THUNEWS 点击体验 本教程讲述了如何将自定义数据集加载,并利用Fine-tune API完成文本分类迁移学习。
ERNIE 序列标注 中文序列标注数据集MSRA_NER 点击体验
ERNIE 序列标注 中文快递单数据集Express 点击体验 本教程讲述了如何将自定义数据集加载,并利用Fine-tune API完成序列标注迁移学习。
ERNIE Tiny 文本分类 中文情感分类数据集ChnSentiCorp 点击体验
Senta 文本分类 中文情感分类数据集ChnSentiCorp 点击体验 本教程讲述了任何利用Senta和Fine-tune API完成情感分类迁移学习。
Senta 情感分析预测 N/A 点击体验
LAC 词法分析 N/A 点击体验
Ultra-Light-Fast-Generic-Face-Detector-1MB 人脸检测 N/A 点击体验

超参优化AutoDL Finetuner

PaddleHub还提供了超参优化(Hyperparameter Tuning)功能, 自动搜索最优模型超参得到更好的模型效果。详细信息参见AutoDL Finetuner超参优化功能教程