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Token Classification

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词元分类

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词元分类为句子中的每个词元分配标签。最常见的词元分类任务之一是命名实体识别(NER)。NER 尝试为句子中的每个实体找到对应标签,例如人名、地名或组织名。

本指南将向您展示如何:

  1. WNUT 17 数据集上微调 DistilBERT,以检测新兴实体。
  2. 使用微调后的模型进行推断。

如果您想查看所有与本任务兼容的架构和检查点,最好查看任务页

在开始之前,请确保您已安装所有必要的库:

pip install transformers datasets evaluate seqeval

建议您登录 Hugging Face 账户,以便将模型上传并分享给社区。在提示时,输入您的令牌进行登录:

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加载 WNUT 17 数据集

首先从 🤗 Datasets 库中加载 WNUT 17 数据集:

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然后查看一个示例:

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{'id': '0',
, 'ner_tags': [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 7, 8, 8, 0, 7, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
, 'tokens': ['@paulwalk', 'It', "'s", 'the', 'view', 'from', 'where', 'I', "'m", 'living', 'for', 'two', 'weeks', '.', 'Empire', 'State', 'Building', '=', 'ESB', '.', 'Pretty', 'bad', 'storm', 'here', 'last', 'evening', '.']
,}

ner_tags 中的每个数字代表一个实体。将数字转换为标签名称,以了解实体类型:

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[
,    "O",
,    "B-corporation",
,    "I-corporation",
,    "B-creative-work",
,    "I-creative-work",
,    "B-group",
,    "I-group",
,    "B-location",
,    "I-location",
,    "B-person",
,    "I-person",
,    "B-product",
,    "I-product",
,]

每个 ner_tag 的前缀字母表示实体中词元的位置:

  • B- 表示实体的开始。
  • I- 表示词元包含在同一实体中(例如,State 词元是 Empire State Building 等实体的一部分)。
  • 0 表示该词元不对应任何实体。

预处理

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下一步是加载 DistilBERT 分词器,对 tokens 字段进行预处理:

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如上面示例的 tokens 字段所示,看起来输入已经完成了分词。但实际上输入尚未分词,您需要设置 is_split_into_words=True 将词语分词为子词。例如:

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['[CLS]', '@', 'paul', '##walk', 'it', "'", 's', 'the', 'view', 'from', 'where', 'i', "'", 'm', 'living', 'for', 'two', 'weeks', '.', 'empire', 'state', 'building', '=', 'es', '##b', '.', 'pretty', 'bad', 'storm', 'here', 'last', 'evening', '.', '[SEP]']

然而,这会添加一些特殊词元 [CLS][SEP],子词分词会造成输入与标签之间的不匹配——原本对应单个标签的单个词,现在可能被分割为两个子词。您需要通过以下方式重新对齐词元和标签:

  1. 使用 word_ids 方法将所有词元映射到对应的词语。
  2. 对特殊词元 [CLS][SEP] 分配标签 -100,使其被 PyTorch 的损失函数忽略(参见 CrossEntropyLoss)。
  3. 仅为给定词语的第一个词元打标签,对同一词语的其他子词元分配 -100

下面是创建一个函数来重新对齐词元和标签、并将序列截断至不超过 DistilBERT 最大输入长度的方法:

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使用 🤗 Datasets 的 map 函数将预处理函数应用于整个数据集。通过设置 batched=True 一次处理数据集的多个元素,可以加速 map 函数:

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现在使用 DataCollatorWithPadding 创建一批样本。在整理时将句子动态填充至批次中的最长长度,比将整个数据集填充至最大长度更高效。

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评估

在训练过程中加入评估指标有助于评估模型的性能。您可以使用 🤗 Evaluate 库快速加载评估方法。对于此任务,加载 seqeval 框架(参阅 🤗 Evaluate 快速教程,了解更多关于加载和计算指标的信息)。seqeval 实际上会产生多个分数:精确率、召回率、F1 和准确率。

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首先获取 NER 标签,然后创建一个函数,将真实预测结果和真实标签传递给 compute 来计算分数:

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您的 compute_metrics 函数已准备就绪,在设置训练时会用到它。

训练

在开始训练模型之前,使用 id2labellabel2id 创建预期 id 到其标签的映射:

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如果您不熟悉使用 Trainer 微调模型,请查看这里的基础教程!

现在可以开始训练模型了!使用 AutoModelForTokenClassification 加载 DistilBERT,并指定预期标签数量和标签映射:

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此时,只剩三个步骤:

  1. TrainingArguments 中定义训练超参数。唯一必需的参数是 output_dir,它指定保存模型的位置。通过设置 push_to_hub=True,将模型推送到 Hub(您需要登录 Hugging Face 才能上传模型)。每个 epoch 结束时,Trainer 将评估 seqeval 分数并保存训练检查点。
  2. 将训练参数传递给 Trainer,同时传入模型、数据集、分词器、数据整理器和 compute_metrics 函数。
  3. 调用 train() 微调您的模型。
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训练完成后,使用 push_to_hub() 方法将模型分享到 Hub,让所有人都能使用您的模型:

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如需了解如何微调词元分类模型的更深入示例,请参阅相应的 PyTorch notebook

推断

很好,现在您已经微调了模型,可以用它进行推断了!

准备一些您想要进行推断的文本:

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使用微调后的模型进行推断最简单的方式是在 pipeline() 中使用它。用您的模型实例化一个 NER pipeline,并将文本传递给它:

[ ]
[{'entity': 'B-location',
,  'score': 0.42658573,
,  'index': 2,
,  'word': 'golden',
,  'start': 4,
,  'end': 10},
, {'entity': 'I-location',
,  'score': 0.35856336,
,  'index': 3,
,  'word': 'state',
,  'start': 11,
,  'end': 16},
, {'entity': 'B-group',
,  'score': 0.3064001,
,  'index': 4,
,  'word': 'warriors',
,  'start': 17,
,  'end': 25},
, {'entity': 'B-location',
,  'score': 0.65523505,
,  'index': 13,
,  'word': 'san',
,  'start': 80,
,  'end': 83},
, {'entity': 'B-location',
,  'score': 0.4668663,
,  'index': 14,
,  'word': 'francisco',
,  'start': 84,
,  'end': 93}]

如果您愿意,也可以手动复现 pipeline 的结果:

对文本进行分词并返回 PyTorch 张量:

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将输入传递给模型并返回 logits

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获取概率最高的类别,并使用模型的 id2label 映射将其转换为文本标签:

[ ]
['O',
, 'O',
, 'B-location',
, 'I-location',
, 'B-group',
, 'O',
, 'O',
, 'O',
, 'O',
, 'O',
, 'O',
, 'O',
, 'O',
, 'B-location',
, 'B-location',
, 'O',
, 'O']