AI-For-Beginners/translations/km/lessons/5-NLP/15-LanguageModeling/CBoW-PyTorch.ipynb

570 lines
23 KiB
Plaintext
Raw Blame History

This file contains invisible Unicode characters

This file contains invisible Unicode characters that are indistinguishable to humans but may be processed differently by a computer. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

{
"cells": [
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"id": "NXTSugt6ieXh"
},
"source": [
"## បណ្តុះបណ្តាលម៉ូដែល CBoW\n",
"\n",
"សៀវភៅកំណត់ត្រានេះជាផ្នែកមួយនៃ [ការបណ្តុះបណ្តាល AI សម្រាប់អ្នកចាប់ផ្តើម](http://aka.ms/ai-beginners)\n",
"\n",
"ក្នុងឧទាហរណ៍នេះ យើងនឹងមើលការបណ្តុះបណ្តាលម៉ូដែលភាសា CBoW ដើម្បីទទួលបានកន្លែងបញ្ចូល Word2Vec ផ្ទាល់ខ្លួនរបស់យើង។ យើងនឹងប្រើទិន្នន័យ AG News ជាគម្របខ្ទង់អត្ថបទ។\n"
]
},
{
"cell_type": "code",
"source": [
"import torch\n",
"import torchtext\n",
"import os\n",
"import collections\n",
"import builtins\n",
"import random\n",
"import numpy as np"
],
"metadata": {
"id": "q-UiiJUKaxHj"
},
"execution_count": null,
"outputs": []
},
{
"cell_type": "code",
"source": [
"device = torch.device(\"cuda\" if torch.cuda.is_available() else \"cpu\")"
],
"metadata": {
"id": "TFbR8CZaTZ1q"
},
"execution_count": null,
"outputs": []
},
{
"cell_type": "markdown",
"source": [
"ដំបូងតែងយកសំណុំទិន្នន័យរបស់យើង ហើយកំណត់ tokenizer និងវាក្យសព្ទ។ យើងនឹងកំណត់ `vocab_size` ទៅ ៥០០០ ដើម្បីកំណត់ការគណនាបន្តិច។\n"
],
"metadata": {
"id": "HIwC7lI5T-ov"
}
},
{
"cell_type": "code",
"source": [
"def load_dataset(ngrams = 1, min_freq = 1, vocab_size = 5000 , lines_cnt = 500):\n",
" tokenizer = torchtext.data.utils.get_tokenizer('basic_english')\n",
" print(\"Loading dataset...\")\n",
" test_dataset, train_dataset = torchtext.datasets.AG_NEWS(root='./data')\n",
" train_dataset = list(train_dataset)\n",
" test_dataset = list(test_dataset)\n",
" classes = ['World', 'Sports', 'Business', 'Sci/Tech']\n",
" print('Building vocab...')\n",
" counter = collections.Counter()\n",
" for i, (_, line) in enumerate(train_dataset):\n",
" counter.update(torchtext.data.utils.ngrams_iterator(tokenizer(line),ngrams=ngrams))\n",
" if i == lines_cnt:\n",
" break\n",
" vocab = torchtext.vocab.Vocab(collections.Counter(dict(counter.most_common(vocab_size))), min_freq=min_freq)\n",
" return train_dataset, test_dataset, classes, vocab, tokenizer"
],
"metadata": {
"id": "wdZuygtgiuLG"
},
"execution_count": null,
"outputs": []
},
{
"cell_type": "code",
"source": [
"train_dataset, test_dataset, _, vocab, tokenizer = load_dataset()"
],
"metadata": {
"colab": {
"base_uri": "https://localhost:8080/"
},
"id": "4d1nU1gsivGu",
"outputId": "949fe272-ae0e-49f5-c373-6703458b3a74"
},
"execution_count": null,
"outputs": [
{
"output_type": "stream",
"name": "stdout",
"text": [
"Loading dataset...\n",
"Building vocab...\n"
]
}
]
},
{
"cell_type": "code",
"source": [
"def encode(x, vocabulary, tokenizer = tokenizer):\n",
" return [vocabulary[s] for s in tokenizer(x)]"
],
"metadata": {
"id": "1XDYNhG8ToFV"
},
"execution_count": null,
"outputs": []
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"id": "LIlQk6_PaHVY"
},
"source": [
"## ម៉ូដែល CBoW\n",
"\n",
"CBoW រៀនទាយពាក្យមួយ dựa trênពាក្យជាប់ជាង $2N$ ។ ឧទាហរណ៍ បើ $N=1$ យើងនឹងទទួលបានគូដូចខាងក្រោមពីប្រយោគ *I like to train networks*: (like,I), (I, like), (to, like), (like,to), (train,to), (to, train), (networks, train), (train,networks)។ នៅទីនេះ ពាក្យដំបូងគឺពាក្យជាប់ដែលប្រើជាការបញ្ចូល ហើយពាក្យទីពីរជាពាក្យដែលយើងកំពុងទាយ។\n",
"\n",
"ដើម្បីសង់បណ្តាញដើម្បីទាយពាក្យបន្ទាប់ យើងត្រូវផ្គត់ផ្គង់ពាក្យជាប់ជាការបញ្ចូល ហើយទទួលបានលេខពាក្យជាលទ្ធផល។ រចនាសម្ព័ន្ធនៃបណ្តាញ CBoW មានដូចខាងក្រោម៖\n",
"\n",
"* ពាក្យបញ្ចូលត្រូវបានបញ្ចូនតាមស្រទាប់អំបិល។ ស្រទាប់អំបិលនេះជាស្រទាប់ embedding Word2Vec របស់យើង ដូច្នេះយើងនឹងកំណត់វាផ្ទាល់ជាអថេរ `embedder`។ យើងនឹងប្រើទំហំ embedding = 30 ក្នុងឧទាហរណ៍នេះ ទោះបីជាអ្នកអាចចង់សាកល្បងមិនលើសនេះ (word2vec ផ្ទាល់មួយមាន 300)\n",
"* វិទិក embedding នឹងត្រូវបញ្ចូនទៅស្រទាប់តែមួយដែលនឹងទាយពាក្យលទ្ធផល។ ដូច្នេះវាមានម៉េជ័រ `vocab_size`។\n",
"\n",
"សម្រាប់លទ្ធផល ប្រសិនបើយើងប្រើ `CrossEntropyLoss` ជាអនុគមន៍ខាត ត្រូវផ្គត់ផ្គង់តែលេខពាក្យជាលទ្ធផលដែលរំពឹងទុក ដោយគ្មានការអ៊ិនកូដ one-hot។\n"
]
},
{
"cell_type": "code",
"source": [
"vocab_size = len(vocab)\n",
"\n",
"embedder = torch.nn.Embedding(num_embeddings = vocab_size, embedding_dim = 30)\n",
"model = torch.nn.Sequential(\n",
" embedder,\n",
" torch.nn.Linear(in_features = 30, out_features = vocab_size),\n",
")\n",
"\n",
"print(model)"
],
"metadata": {
"colab": {
"base_uri": "https://localhost:8080/"
},
"id": "akKTcKQKkfl2",
"outputId": "da687e3e-a8ec-4c1a-e456-ab8cd6ac7dad"
},
"execution_count": null,
"outputs": [
{
"output_type": "stream",
"name": "stdout",
"text": [
"Sequential(\n",
" (0): Embedding(5002, 30)\n",
" (1): Linear(in_features=30, out_features=5002, bias=True)\n",
")\n"
]
}
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"id": "Nud6jgGPaHVa"
},
"source": [
"## ការរៀបចំ​ទិន្នន័យ​បណ្តុះបណ្តាល\n",
"\n",
"ឥឡូវនេះមកកត់កម្ម​មុខងារ​ផ្លូវការ​ដែល​នឹងគណនា​ជួរពាក្យ CBoW ពី​អត្ថបទ។ មុខងារនេះ​នឹង​អនុញ្ញាត​ឱ្យ​យើង​បញ្ជាក់​ទំហំ​បង្អួច និង​នឹង​ត្រឡប់​មក​ជូន​សំណុំ​ជួរ - ពាក្យ​បញ្ចូល និង​ពាក្យ​ផលបញ្ចេញ។ សូមចំណាំថា មុខងារនេះអាចប្រើប្រាស់លើពាក្យ ហើយក៏អាចប្រើលើវ៉ិចទ័រ/តិនស័រ ដែលនឹងអនុញ្ញាតឲ្យយើង encode អត្ថបទ មុននឹងផ្ញើវាទៅមុខងារ `to_cbow` ។\n"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"colab": {
"base_uri": "https://localhost:8080/"
},
"id": "x-dsXygOieXn",
"outputId": "c2218280-e540-40ba-9546-efe48d0d714f"
},
"outputs": [
{
"output_type": "stream",
"name": "stdout",
"text": [
"[['like', 'I'], ['to', 'I'], ['I', 'like'], ['to', 'like'], ['train', 'like'], ['I', 'to'], ['like', 'to'], ['train', 'to'], ['networks', 'to'], ['like', 'train'], ['to', 'train'], ['networks', 'train'], ['to', 'networks'], ['train', 'networks']]\n",
"[[232, 172], [5, 172], [172, 232], [5, 232], [0, 232], [172, 5], [232, 5], [0, 5], [1202, 5], [232, 0], [5, 0], [1202, 0], [5, 1202], [0, 1202]]\n"
]
}
],
"source": [
"def to_cbow(sent,window_size=2):\n",
" res = []\n",
" for i,x in enumerate(sent):\n",
" for j in range(max(0,i-window_size),min(i+window_size+1,len(sent))):\n",
" if i!=j:\n",
" res.append([sent[j],x])\n",
" return res\n",
"\n",
"print(to_cbow(['I','like','to','train','networks']))\n",
"print(to_cbow(encode('I like to train networks', vocab)))"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"id": "XVaaDLjaaHVb"
},
"source": [
"មកត្រៀមប្រមូលទិន្នន័យសម្រាប់បណ្តុះបណ្តាល។ យើងនឹងឆ្លងកាត់ព្រឹត្តិការណ៍ទាំងអស់ ហៅ `to_cbow` ដើម្បីទទួលបានបញ្ជីគូពាក្យ និងបន្ថែមគូទាំងនោះទៅ `X` និង `Y`។ ដើម្បីកាន់តែប្រសើរប្រើពេលវេលា យើងនឹងគិតត្រឹមតែព័ត៌មាន ១០,០០០ ឯកសារដំបូងប៉ុណ្ណោះ - អ្នកអាចលះបង់ការកំណត់នេះបានយ៉ាងងាយស្រួល ប្រសិនបើអ្នកមានពេលវេលាច្រើន ហើយចង់ទទួលបានការបញ្ចូលពាក្យល្អជាងនេះ :)\n"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"id": "54b-Gd9TieXo"
},
"outputs": [],
"source": [
"X = []\n",
"Y = []\n",
"for i, x in zip(range(10000), train_dataset):\n",
" for w1, w2 in to_cbow(encode(x[1], vocab), window_size = 5):\n",
" X.append(w1)\n",
" Y.append(w2)\n",
"\n",
"X = torch.tensor(X)\n",
"Y = torch.tensor(Y)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"source": [
"យើងនឹងបម្លែងទិន្នន័យនោះទៅជាចំណុចទិន្នន័យមួយ ហើយបង្កើត dataloader:\n"
],
"metadata": {
"id": "cwWy0PzXWhN5"
}
},
{
"cell_type": "code",
"source": [
"class SimpleIterableDataset(torch.utils.data.IterableDataset):\n",
" def __init__(self, X, Y):\n",
" super(SimpleIterableDataset).__init__()\n",
" self.data = []\n",
" for i in range(len(X)):\n",
" self.data.append( (Y[i], X[i]) )\n",
" random.shuffle(self.data)\n",
"\n",
" def __iter__(self):\n",
" return iter(self.data)"
],
"metadata": {
"id": "mfoAcGPFZU8p"
},
"execution_count": null,
"outputs": []
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"id": "e4NQ_-5waHVc"
},
"source": [
"យើងក៏នឹងបម្លែងទិន្នន័យនោះទៅជាឈុតទិន្នន័យមួយផងដែរ ហើយបង្កើត dataloader:\n"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"id": "AbLUcojlieXo"
},
"outputs": [],
"source": [
"ds = SimpleIterableDataset(X, Y)\n",
"dl = torch.utils.data.DataLoader(ds, batch_size = 256)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"id": "pKQr7sXeaHVc"
},
"source": [
"ឥឡូវនេះយើងនឹងធ្វើការបណ្តុះបណ្តាលពិតប្រាកដ។ យើងនឹងប្រើ `SGD` អុបទីម៉ាយហ្ស័រជាមួយអត្រាអានុបញ្ញាតិខ្ពស់។ អ្នកក៏អាចសាកល្បងលេងជាមួយអុបទីម៉ាយហ្ស័រផ្សេងទៀតដូចជា `Adam`។ យើង​នឹង​បណ្តុះ​បណ្តាលរយៈពេល ១០ epoch ជាចាប់ផ្តើម - ហើយ​អ្នក​អាច​រត់​កូដ​នេះ​ម្តងទៀត ប្រសិនបើ​ចង់​បាន ការបាត់បង់ (loss) ទាបជាងនេះ។\n"
]
},
{
"cell_type": "code",
"source": [
"def train_epoch(net, dataloader, lr = 0.01, optimizer = None, loss_fn = torch.nn.CrossEntropyLoss(), epochs = None, report_freq = 1):\n",
" optimizer = optimizer or torch.optim.Adam(net.parameters(), lr = lr)\n",
" loss_fn = loss_fn.to(device)\n",
" net.train()\n",
"\n",
" for i in range(epochs):\n",
" total_loss, j = 0, 0, \n",
" for labels, features in dataloader:\n",
" optimizer.zero_grad()\n",
" features, labels = features.to(device), labels.to(device)\n",
" out = net(features)\n",
" loss = loss_fn(out, labels)\n",
" loss.backward()\n",
" optimizer.step()\n",
" total_loss += loss\n",
" j += 1\n",
" if i % report_freq == 0:\n",
" print(f\"Epoch: {i+1}: loss={total_loss.item()/j}\")\n",
"\n",
" return total_loss.item()/j"
],
"metadata": {
"id": "HeeCYKr_KF1w"
},
"execution_count": null,
"outputs": []
},
{
"cell_type": "code",
"source": [
"train_epoch(net = model, dataloader = dl, optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr = 0.1), loss_fn = torch.nn.CrossEntropyLoss(), epochs = 10)"
],
"metadata": {
"colab": {
"base_uri": "https://localhost:8080/"
},
"id": "KVgwGtDHgDlT",
"outputId": "2447833f-f0e3-4566-c33d-addbfe2f451d"
},
"execution_count": null,
"outputs": [
{
"output_type": "stream",
"name": "stdout",
"text": [
"Epoch: 1: loss=5.664632366860172\n",
"Epoch: 2: loss=5.632101973960962\n",
"Epoch: 3: loss=5.610399051405015\n",
"Epoch: 4: loss=5.594621561080262\n",
"Epoch: 5: loss=5.582538017415446\n",
"Epoch: 6: loss=5.572900234519603\n",
"Epoch: 7: loss=5.564951676341915\n",
"Epoch: 8: loss=5.558288112064614\n",
"Epoch: 9: loss=5.552576955031129\n",
"Epoch: 10: loss=5.547634165194347\n"
]
},
{
"output_type": "execute_result",
"data": {
"text/plain": [
"5.547634165194347"
]
},
"metadata": {},
"execution_count": 16
}
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"id": "W8u2qXZmaHVd"
},
"source": [
"## សាកល្បង Word2Vec\n",
"\n",
"ដើម្បីប្រើប្រាស់ Word2Vec យើងចាប់ផ្តើមយកវ៉ិចទ័រដែលស្របគ្នានឹងពាក្យទាំងអស់ក្នុងវាក្យសម្ព័ន្ធរបស់យើង:\n"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"id": "r8TatcXjkU_t"
},
"outputs": [],
"source": [
"vectors = torch.stack([embedder(torch.tensor(vocab[s])) for s in vocab.itos], 0)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"id": "3OcX21UOaHVd"
},
"source": [
"មកមើលឧទាហរណ៍ មើលពីរបៀបដែលពាក្យ **Paris** ត្រូវបានរៀបចំជាទំព័រជួរៈ\n"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"colab": {
"base_uri": "https://localhost:8080/"
},
"id": "bz6tAeLzieXp",
"outputId": "5b20850e-4342-45e9-f840-cfac2b4d61d8"
},
"outputs": [
{
"output_type": "stream",
"name": "stdout",
"text": [
"tensor([-0.0915, 2.1224, -0.0281, -0.6819, 1.1219, 0.6458, -1.3704, -1.3314,\n",
" -1.1437, 0.4496, 0.2301, -0.3515, -0.8485, 1.0481, 0.4386, -0.8949,\n",
" 0.5644, 1.0939, -2.5096, 3.2949, -0.2601, -0.8640, 0.1421, -0.0804,\n",
" -0.5083, -1.0560, 0.9753, -0.5949, -1.6046, 0.5774],\n",
" grad_fn=<EmbeddingBackward>)\n"
]
}
],
"source": [
"paris_vec = embedder(torch.tensor(vocab['paris']))\n",
"print(paris_vec)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"id": "pHTJlaeYaHVd"
},
"source": [
"វា​គឺជា​វិស្សមកាល​ក្នុង​ការ​ប្រើ Word2Vec ដើម្បី​ស្វែងរក​ពាក្យ​បញ្ញត្តិ​មួយស្មើ។ មុខងារ​ក្រោមនេះ​នឹង​បង្វិល​ទៅ​វិញ​នូវ​ពាក្យ​ដែល​ខ្ទង់ជិត `n` ទៅនឹង​ការ​បញ្ចូល​មួយ។ ដើម្បី​រក​ពួកវា​យើង​គណនា​គម្លាត​នៃ $|w_i - v|$ ដែល $v$ គឺជា​វ៉ិចទ័រ​តំណាងឱ្យ​ពាក្យ​បញ្ចូល​របស់​យើង ហើយ $w_i$ គឺជា​ការ​អ៊ិនកូដ​របស់​ពាក្យ​លេខ $i$ ក្នុង​ពាក្យសម្រង់។ យើង​ក្រោយមក​តម្រៀប​អារេ ហើយ​ដក​អនុសីត​គឺ `argsort` ហើយ​យក​ធាតុ `n` ដំបូង​នៃ​បញ្ជី ដែល​អ៊ិនកូដ​មាត្រានៃ​ទីតាំង​នៃ​ពាក្យ​ខ្ទង់​ជិត​ក្នុង​ពាក្យសម្រង់។\n"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"colab": {
"base_uri": "https://localhost:8080/"
},
"id": "NlZyi-_olFar",
"outputId": "b5dbb163-88c4-4d5a-eaf2-6751f700e98c"
},
"outputs": [
{
"output_type": "execute_result",
"data": {
"text/plain": [
"['microsoft', 'quoted', 'lp', 'rate', 'top']"
]
},
"metadata": {},
"execution_count": 56
}
],
"source": [
"def close_words(x, n = 5):\n",
" vec = embedder(torch.tensor(vocab[x]))\n",
" top5 = np.linalg.norm(vectors.detach().numpy() - vec.detach().numpy(), axis = 1).argsort()[:n]\n",
" return [ vocab.itos[x] for x in top5 ]\n",
"\n",
"close_words('microsoft')"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"colab": {
"base_uri": "https://localhost:8080/"
},
"id": "-dQq7xeAln0U",
"outputId": "66f768c3-c248-4bfd-ce4f-c8ffc6d0dd0d"
},
"outputs": [
{
"output_type": "execute_result",
"data": {
"text/plain": [
"['basketball', 'lot', 'sinai', 'states', 'healthdaynews']"
]
},
"metadata": {},
"execution_count": 51
}
],
"source": [
"close_words('basketball')"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"colab": {
"base_uri": "https://localhost:8080/"
},
"id": "fJXqK26b29sa",
"outputId": "78f0baba-ffd0-485a-dd87-0a12bedfd7fa"
},
"outputs": [
{
"output_type": "execute_result",
"data": {
"text/plain": [
"['funds', 'travel', 'sydney', 'japan', 'business']"
]
},
"metadata": {},
"execution_count": 77
}
],
"source": [
"close_words('funds')"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"id": "My0VeTDd3Ji8"
},
"source": [
"## លទ្ធផល\n",
"\n",
"ការប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាឆ្លាតវៃដូចជា CBoW គឺអាចបណ្តុះបណ្តាលម៉ូឌែល Word2Vec បាន។ អ្នកក៏អាចសាកល្បងបណ្តុះបណ្តាលម៉ូឌែល skip-gram ដែលត្រូវបានបណ្តុះបណ្តាលឱ្យទាយពាក្យជិតខាងមួយដែលផ្ដោតលើពាក្យកណ្តាល និងមើលថាវាធ្វើការល្អប៉ុណ្ណាដែរ។\n"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"---\n\n<!-- CO-OP TRANSLATOR DISCLAIMER START -->\n**ការ​បញ្ជាក់​ថា​មិន​មាន​ភិក្ខុ**៖ \nឯកសារនេះត្រូវបានបកប្រែដោយប្រើសេវាកម្មបកប្រែ AI [Co-op Translator](https://github.com/Azure/co-op-translator) ។ ក្នុង​អំឡុង​ខណៈពេល​យើង​ព្យាយាម​រក្សា​ភាសា​ឲ្យ​ត្រឹមត្រូវ សូម​ជ្រាបថា​ការ​បកប្រែ​ដោយ​ស្វ័យប្រវត្តិ​អាច​មាន​កំហុស ឬ​មិន​ត្រឹមត្រូវ​បាន។ ឯកសារ​ដើម​ក្នុង​ភាសា​មាតុភាសា​ត្រូវ​បាន​គេ​យក​ឲ្យ​ជា​លទ្ធផល​មាន​សុពលភាព។ សម្រាប់​ព័ត៌មាន​សំខាន់ៗ យើង​ស្នើ​ឲ្យ​បកប្រែ​ដោយ​មនុស្ស​ជំនាញ​វិជ្ជាជីវៈ។ យើង​មិន​ទទួល​ខុសត្រូវ​សម្រាប់​ការ​ច្របូកច្របល់ ឬ​ការ​បកប្រែ​មិន​ត្រឹមត្រូវ​ណាមួយ​ដែល​កើត​ឡើង​ពី​ការ​ប្រើប្រាស់​ការ​បកប្រែ​នេះ​នោះ​ទេ។\n<!-- CO-OP TRANSLATOR DISCLAIMER END -->\n"
]
}
],
"metadata": {
"colab": {
"collapsed_sections": [],
"name": "CBoW-PyTorch.ipynb",
"provenance": []
},
"interpreter": {
"hash": "16af2a8bbb083ea23e5e41c7f5787656b2ce26968575d8763f2c4b17f9cd711f"
},
"kernelspec": {
"display_name": "Python 3.8.12 ('py38')",
"language": "python",
"name": "python3"
},
"language_info": {
"codemirror_mode": {
"name": "ipython",
"version": 3
},
"file_extension": ".py",
"mimetype": "text/x-python",
"name": "python",
"nbconvert_exporter": "python",
"pygments_lexer": "ipython3",
"version": "3.8.12"
},
"orig_nbformat": 4,
"gpuClass": "standard"
},
"nbformat": 4,
"nbformat_minor": 0
}