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NLP之Sentiment:基于PyTorch框架利用Transformer算法针对IMDB数据集实现情感分类的应用案例代码解析
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基于PyTorch框架利用Transformer算法针对IMDB数据集实现情感分类的应用案例
1.1、定义一个TransformerModel类,用于实现Transformer模型;
1.2、定义了一个PositionalEncoding类,用于实现位置编码;
1.3、定义了train和evaluate函数,用于训练和验证模型;
情感分析是指通过自然语言处理技术对文本进行分析,确定文本所表达的情感倾向。Transformer模型是一种基于注意力机制的神经网络模型,可以有效地处理自然语言处理任务。这个代码可以对电影评论进行情感分类,输出评论的情感极性(正面或负面)。
基于Python语言编程,利用Transformer模型实现情感分析的应用,需要进行数据准备、数据预处理、模型构建、模型训练、模型评估和模型应用等步骤。在实际应用中,还需要考虑模型的性能、可扩展性和可维护性等方面。
首先,需要准备情感分析的数据集。可以使用公开的数据集,如IMDB数据集或Amazon产品评论数据集等。这些数据集包含了大量的文本和相应的情感标签。
对于每个文本,需要进行一些预处理操作,如分词、去除停用词、词干提取等。还需要将文本转换为数字向量,以便输入到Transformer模型中。
使用TensorFlow或PyTorch等深度学习框架构建Transformer模型。可以使用预训练的Transformer模型,如BERT或GPT-2等,也可以自己训练一个Transformer模型。
使用准备好的数据集训练Transformer模型。可以使用交叉验证等技术来优化模型的性能。
使用测试集对模型进行评估,计算准确率、召回率、F1值等指标。可以使用混淆矩阵来分析模型的性能。
将训练好的模型应用到实际情感分析场景中。可以使用API接口或者Web应用程序等方式来实现模型的部署。
- import torch
- import torch.nn as nn
- import torch.optim as optim
- import math
- from torchtext.legacy.data import Field, BucketIterator
- from torchtext.legacy import datasets
-
- # 定义模型
- class TransformerModel(nn.Module):
- def __init__(self, input_dim, emb_dim, n_heads, hid_dim, n_layers, output_dim, dropout):
- super().__init__()
-
- self.embedding = nn.Embedding(input_dim, emb_dim)
- self.pos_encoding = PositionalEncoding(emb_dim, dropout)
- self.transformer_encoder = nn.TransformerEncoder(
- nn.TransformerEncoderLayer(emb_dim, n_heads, hid_dim, dropout), n_layers
- )
- self.fc = nn.Linear(emb_dim, output_dim)
- self.dropout = nn.Dropout(dropout)
-
- def forward(self, src):
- # src: [src_len, batch_size]
- embedded = self.embedding(src) * math.sqrt(self.emb_dim)
- embedded = self.pos_encoding(embedded)
- outputs = self.transformer_encoder(embedded)
- last_output = outputs[-1, :, :]
- last_output = self.dropout(last_output)
- return self.fc(last_output)
- # 定义位置编码
- class PositionalEncoding(nn.Module):
- def __init__(self, emb_dim, dropout, max_len=5000):
- super().__init__()
- self.dropout = nn.Dropout(dropout)
- position = torch.arange(0, max_len).unsqueeze(1)
- div_term = torch.exp(torch.arange(0, emb_dim, 2) * -(math.log(10000.0) / emb_dim))
- pe = torch.zeros(max_len, 1, emb_dim)
- pe[:, 0, 0::2] = torch.sin(position * div_term)
- pe[:, 0, 1::2] = torch.cos(position * div_term)
- self.register_buffer('pe', pe)
- def forward(self, x):
- x = x + self.pe[:x.size(0), :]
- return self.dropout(x)
- # 定义训练函数
- def train(model, iterator, optimizer, criterion):
- epoch_loss = 0
- model.train()
-
- for batch in iterator:
- optimizer.zero_grad()
- src = batch.text
- trg = batch.label
- output = model(src)
- loss = criterion(output.squeeze(1), trg.float())
- loss.backward()
- optimizer.step()
- if batch.batch_size > 0: # 判断当前batch中样本的数量是否为0
- epoch_loss += loss.item() * batch.batch_size
- return epoch_loss / len(iterator.dataset)
-
-
- # 定义验证函数
- def evaluate(model, iterator, criterion):
- epoch_loss = 0
- model.eval()
-
- with torch.no_grad():
- for batch in iterator:
- src = batch.text
- trg = batch.label
- output = model(src)
- loss = criterion(output.squeeze(1), trg.float())
- if batch.batch_size > 0: # 判断当前batch中样本的数量是否为0
- epoch_loss += loss.item() * batch.batch_size
- return epoch_loss / len(iterator.dataset)
-
- if __name__ == '__main__':
- # 设置参数
- BATCH_SIZE = 32
- EMB_DIM = 256
- HID_DIM = 512
- N_LAYERS = 6
- N_HEADS = 8
- DROPOUT = 0.1
- LEARNING_RATE = 0.0005
- N_EPOCHS = 10
-
- device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu')
-
- # 加载数据集
- text = Field(tokenize='spacy', tokenizer_language='en_core_web_sm')
- label = Field(dtype=torch.float)
- train_data, test_data = datasets.IMDB.splits(text, label)
- text.build_vocab(train_data, max_size=10000, vectors='glove.6B.100d')
- label.build_vocab(train_data)
- train_iterator, test_iterator = BucketIterator.splits(
- (train_data, test_data), batch_size=BATCH_SIZE, device=device, sort_key=False )
-
- # 初始化模型和优化器
- INPUT_DIM = len(text.vocab)
- OUTPUT_DIM = 1
- model = TransformerModel(INPUT_DIM, EMB_DIM, N_HEADS, HID_DIM, N_LAYERS, OUTPUT_DIM, DROPOUT)
- optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=LEARNING_RATE)
- criterion = nn.BCEWithLogitsLoss()
- # 训练模型
- for epoch in range(N_EPOCHS):
- train_loss = train(model, train_iterator, optimizer, criterion)
- test_loss = evaluate(model, test_iterator, criterion)
- print(f'Epoch: {epoch +1:02} | Train Loss: {train_loss:.3f} | Test Loss: {test_loss:.3f}')
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