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【自然语言处理（NLP）】基于PaddleHub的文本审核

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作者简介：在校大学生一枚，华为云享专家，阿里云专家博主，腾云先锋（TDP）成员，云曦智划项目总负责人，全国高等学校计算机教学与产业实践资源建设专家委员会（TIPCC）志愿者，以及编程爱好者，期待和大家一起学习，一起进步~ . 博客主页：ぃ灵彧が的学习日志 . 本文专栏：机器学习 . 专栏寄语：若你决定灿烂，山无遮，海无拦 .

(文章目录)

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前言

(一)、任务描述

在2017年之前，工业界和学术界对NLP文本处理依赖于序列模型Recurrent Neural Network (RNN).

近年来随着深度学习的发展，模型参数数量飞速增长，为了训练这些参数，需要更大的数据集来避免过拟合。然而，对于大部分NLP任务来说，构建大规模的标注数据集成本过高，非常困难，特别是对于句法和语义相关的任务。相比之下，大规模的未标注语料库的构建则相对容易。最近的研究表明，基于大规模未标注语料库的预训练模型（Pretrained Models, PTM) 能够习得通用的语言表示，将预训练模型Fine-tune到下游任务，能够获得出色的表现。另外，预训练模型能够避免从零开始训练模型。

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(二)、环境配置

本示例基于飞桨开源框架2.0版本。

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一、数据准备

(一)、导入相关包

!pip install -U paddlehub -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

import paddlehub as hub
import paddle

(二)、代码步骤

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

1. 选择模型
2. 加载自定义数据集
3. 选择优化策略和运行配置
4. 执行fine-tune并评估模型

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二、Fine-tune

(一)、选择模型

model = hub.Module(name="ernie", task='seq-cls', num_classes=3) # 在多分类任务中，num_classes需要显式地指定类别数，此处根据数据集设置为3

hub.Module的参数用法如下：

• name：模型名称，可以选择ernie，ernie_tiny，bert-base-cased， bert-base-chinese, roberta-wwm-ext，roberta-wwm-ext-large等。
• task：fine-tune任务。此处为seq-cls，表示文本分类任务。
• num_classes：表示当前文本分类任务的类别数，根据具体使用的数据集确定，默认为2。

NOTE： 文本多分类的任务中，num_classes需要用户指定，具体的类别数根据选用的数据集确定，本教程中为3。

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PaddleHub还提供BERT等模型可供选择, 当前支持文本分类任务的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, English Cased	hub.Module(name='bert-base-cased')
BERT-Base, English Uncased	hub.Module(name='bert-base-uncased')
BERT-Large, English Cased	hub.Module(name='bert-large-cased')
BERT-Large, English Uncased	hub.Module(name='bert-large-uncased')
BERT-Base, Multilingual Cased	hub.Module(nane='bert-base-multilingual-cased')
BERT-Base, Multilingual Uncased	hub.Module(nane='bert-base-multilingual-uncased')
BERT-Base, Chinese	hub.Module(name='bert-base-chinese')
BERT-wwm, Chinese	hub.Module(name='chinese-bert-wwm')
BERT-wwm-ext, Chinese	hub.Module(name='chinese-bert-wwm-ext')
RoBERTa-wwm-ext, Chinese	hub.Module(name='roberta-wwm-ext')
RoBERTa-wwm-ext-large, Chinese	hub.Module(name='roberta-wwm-ext-large')
RBT3, Chinese	hub.Module(name='rbt3')
RBTL3, Chinese	hub.Module(name='rbtl3')
ELECTRA-Small, English	hub.Module(name='electra-small')
ELECTRA-Base, English	hub.Module(name='electra-base')
ELECTRA-Large, English	hub.Module(name='electra-large')
ELECTRA-Base, Chinese	hub.Module(name='chinese-electra-base')
ELECTRA-Small, Chinese	hub.Module(name='chinese-electra-small')

通过以上的一行代码，model初始化为一个适用于文本分类任务的模型，为ERNIE的预训练模型后拼接上一个全连接网络（Full Connected）。

以上图片来自于：https://arxiv.org/pdf/1810.04805.pdf

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(二)、加载自定义数据集

低俗文本较为敏感，这里用疫情期间网民情绪文本积极、中性、消极表示。

# 解压数据集
!cd data/data22724 && unzip -o test_dataset.zip
!cd data/data22724 && unzip -o "train_ dataset.zip"

# 转换编码
def re_encode(path):
    with open(path, 'r', encoding='GB2312', errors='ignore') as file:
        lines = file.readlines()
    with open(path, 'w', encoding='utf-8') as file:
        file.write(''.join(lines))
        
re_encode('data/data22724/nCov_10k_test.csv')
re_encode('data/data22724/nCoV_100k_train.labled.csv')

# 读取数据
import pandas as pd
train_labled = pd.read_csv('data/data22724/nCoV_100k_train.labled.csv', engine ='python')
test = pd.read_csv('data/data22724/nCov_10k_test.csv', engine ='python')

# 清除异常标签数据
train_labled = train_labled[train_labled['情感倾向'].isin(['-1','0','1'])]

# 划分验证集，保存格式  text[\t]label
from sklearn.model_selection import train_test_split

train_labled = train_labled[['微博中文内容', '情感倾向']]
train, valid = train_test_split(train_labled, test_size=0.2, random_state=2020)
train.to_csv('/home/aistudio/data/data22724/train.txt', index=False, header=False, sep='\t')
valid.to_csv('/home/aistudio/data/data22724/valid.txt', index=False, header=False, sep='\t')

输出结果如下图1所示：

import os, io, csv
from paddlehub.datasets.base_nlp_dataset import InputExample, TextClassificationDataset

# 数据集存放位置
DATA_DIR="/home/aistudio/data/data22724"

输出结果如下图2所示：

class News(TextClassificationDataset):
    def __init__(self, tokenizer, mode='train', max_seq_len=128):
        if mode == 'train':
            data_file = 'train.txt'
        elif mode == 'test':
            data_file = 'valid.txt'
        else:
            data_file = 'valid.txt'
        super(News, self).__init__(
            base_path=DATA_DIR,
            data_file=data_file,
            tokenizer=tokenizer,
            max_seq_len=max_seq_len,
            mode=mode,
            is_file_with_header=True,
            label_list=["-1", "0", "1"])

    # 解析文本文件里的样本
    def _read_file(self, input_file, is_file_with_header: bool = False):
        if not os.path.exists(input_file):
            raise RuntimeError("The file {} is not found.".format(input_file))
        else:
            with io.open(input_file, "r", encoding="UTF-8") as f:
                reader = csv.reader(f, delimiter="\t", quotechar=None)
                examples = []
                seq_id = 0
                header = next(reader) if is_file_with_header else None
                for line in reader:
                    example = InputExample(guid=seq_id, text_a=line[0], label=line[1])
                    seq_id += 1
                    examples.append(example)
                return examples

train_dataset = News(model.get_tokenizer(), mode='train', max_seq_len=128)
dev_dataset = News(model.get_tokenizer(), mode='dev', max_seq_len=128)
test_dataset = News(model.get_tokenizer(), mode='test', max_seq_len=128)
for e in train_dataset.examples[:3]:
    print(e)

输出结果如下图3所示：

NOTE： 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。

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(三)、选择优化策略和运行配置

optimizer = paddle.optimizer.Adam(learning_rate=5e-5, parameters=model.parameters())  # 优化器的选择和参数配置
trainer = hub.Trainer(model, optimizer, checkpoint_dir='./ckpt', use_gpu=True)        # fine-tune任务的执行者

优化策略

Paddle2.0-rc提供了多种优化器选择，如SGD, Adam, Adamax等，详细参见策略。

在本教程中选择了Adam优化器，其的参数用法:

• learning_rate: 全局学习率。默认为1e-3；
• parameters: 待优化模型参数。

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运行配置

Trainer 主要控制Fine-tune任务的训练，是任务的发起者，包含以下可控制的参数:

• model: 被优化模型；
• optimizer: 优化器选择；
• use_gpu: 是否使用gpu训练；
• use_vdl: 是否使用vdl可视化训练过程；
• checkpoint_dir: 保存模型参数的地址；
• compare_metrics: 保存最优模型的衡量指标；

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(四)、执行fine-tune并评估模型

trainer.train(train_dataset, epochs=3, batch_size=32, eval_dataset=dev_dataset, save_interval=1)   # 配置训练参数，启动训练，并指定验证集

部分输出结果如下图4所示： trainer.train 主要控制具体的训练过程，包含以下可控制的参数：

• train_dataset: 训练时所用的数据集；
• epochs: 训练轮数；
• batch_size: 训练的批大小，如果使用GPU，请根据实际情况调整batch_size；
• num_workers: works的数量，默认为0；
• eval_dataset: 验证集；
• log_interval: 打印日志的间隔， 单位为执行批训练的次数。
• save_interval: 保存模型的间隔频次，单位为执行训练的轮数。

result = trainer.eval（test_dataset, batch_size=32)    # 在测试集上评估当前训练模型

输出结果如下图5所示：

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三、模型预测

当Finetune完成后，我们加载训练后保存的最佳模型来进行预测，完整预测代码如下：

# Data to be prdicted
data = [[""],[""],[""]]]

label_list=["-1", "0", "1"])
label_map = { 
    idx: label_text for idx, label_text in enumerate(label_list)
}

model = hub.Module(
    name='ernie',
    task='seq-cls',
    load_checkpoint='./ckpt/best_model/model.pdparams',
    label_map=label_map)
results = model.predict(data, max_seq_len=128, batch_size=1, use_gpu=True)
for idx, text in enumerate(data):
    print('Data: {} \t Lable: {}'.format(text[0], results[idx]))

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总结

本系列文章内容为根据清华社出版的《自然语言处理实践》所作的相关笔记和感悟，其中代码均为基于百度飞桨开发，若有任何侵权和不妥之处，请私信于我，定积极配合处理，看到必回！！！

最后，引用本次活动的一句话，来作为文章的结语～(￣▽￣～)~：

【**学习的最大理由是想摆脱平庸，早一天就多一份人生的精彩；迟一天就多一天平庸的困扰。**】

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