快递单信息抽取--五条标注数据提高准确率，仅需五条标注样本，快速完成快递单信息任务

Posted 2022-06-08 汀、

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2）PaddleNLP–UIE（二）–小样本快速提升性能（含doccona标注）
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五条标注数据搞定快递单信息抽取

本项目将演示如何通过五条标注样本进行模型微调，快速且准确抽取快递单中的姓名、电话、省、市、区、详细地址等内容，形成结构化信息。辅助物流行业从业者进行有效信息的提取，从而降低客户填单的成本。

1. 任务介绍

如何从物流信息中抽取想要的关键信息呢？我们首先要定义好需要抽取哪些字段。

比如现在拿到一个快递单，可以作为我们的模型输入，例如“张三18625584663广东省深圳市南山区学府路东百度国际大厦”，那么序列标注模型的目的就是识别出其中的“张三”为人名，“18625584663”为电话名，“广东省深圳市南山区百度国际大厦”分别是『省、市、区、街道』4 级地址）。

这是一个典型的命名实体识别（Named Entity Recognition，NER）场景，各实体类型及相应符号表示见下表：

抽取实体/字段	抽取结果
姓名	张三
电话	15209XX1921
省份	广东省
城市	深圳市
县区	南山区
详细地址	百度国际大厦

2. 方案设计

2.1 UIE基于Prompt统一建模

Universal Information Extraction (UIE)：Yaojie Lu等人提出了开放域信息抽取的统一框架，这一框架在实体抽取、关系抽取、事件抽取、情感分析等任务上都有着良好的泛化效果。

PaddleNLP基于这篇工作的prompt设计思想，提供了以ERNIE为底座的信息抽取模型，用于关键信息抽取。同时，针对不同场景，支持通过构造小样本数据来优化模型效果，快速适配特定的关键信息配置。

## 2.2 UIE的优势

• 使用简单：用户可以使用自然语言自定义抽取目标，无需训练即可统一抽取输入文本中的对应信息。实现开箱即用，并满足各类信息抽取需求。

• 降本增效：以往的信息抽取技术需要大量标注数据才能保证信息抽取的效果，为了提高开发过程中的开发效率，减少不必要的重复工作时间，开放域信息抽取可以实现零样本（zero-shot）或者少样本（few-shot）抽取，大幅度降低标注数据依赖，在降低成本的同时，还提升了效果。

• 效果领先：开放域信息抽取在多种场景，多种任务上，均有不俗的表现。

2.3 应用场景示例

• 医疗场景-专病结构化

• 金融场景-收入证明、招股书抽取

3. 环境准备

! pip install --upgrade paddlenlp -i https://mirror.baidu.com/pypi/simple
! pip show paddlenlp

4. 开箱即用

from paddlenlp import Taskflow

schema = ["姓名", "省份", "城市", "县区"]
ie = Taskflow("information_extraction", schema=schema)
ie("北京市海淀区上地十街10号18888888888张三")

['姓名': ['text': '张三',
    'start': 24,
    'end': 26,
    'probability': 0.9659838994810457],
  '城市': ['text': '北京市',
    'start': 0,
    'end': 3,
    'probability': 0.9992708589150467],
  '县区': ['text': '海淀区',
    'start': 3,
    'end': 6,
    'probability': 0.9997972338090335]]

• Taskflow UIE更多使用方式解锁：Taskflow UIE使用文档

5. 轻定制功能

对于『电话』、『详细地址』这些非通用性实体类型标签，推荐使用PaddleNLP提供的轻定制功能（数据标注-训练-部署全流程工具）。

我们标注5条数据试试效果。

5.1 数据标注

我们推荐使用数据标注平台doccano 进行数据标注，本案例也打通了从标注到训练的通道，即doccano导出数据后可通过doccano.py脚本轻松将数据转换为输入模型时需要的形式，实现无缝衔接。为达到这个目的，您需要按以下标注规则在doccano平台上标注数据：

Step 1. 本地安装doccano（请勿在AI Studio内部运行，本地测试环境python=3.8）

$ pip install doccano

Step 2. 初始化数据库和账户（用户名和密码可替换为自定义值）

$ doccano init

$ doccano createuser --username my_admin_name --password my_password

Step 3. 启动doccano

• 在一个窗口启动doccano的WebServer，保持窗口

$ doccano webserver --port 8000

• 在另一个窗口启动doccano的任务队列

$ doccano task

Step 4. 运行doccano来标注实体和关系

• 打开浏览器（推荐Chrome），在地址栏中输入http://0.0.0.0:8000/后回车即得以下界面。
  

• 登陆账户。点击右上角的LOGIN，输入Step 2中设置的用户名和密码登陆。

• 创建项目。点击左上角的CREATE，跳转至以下界面。

  • 勾选序列标注（Sequence Labeling）
  • 填写项目名称（Project name）等必要信息
  • 勾选允许实体重叠（Allow overlapping entity）、使用关系标注（Use relation labeling）
  • 创建完成后，项目首页视频提供了从数据导入到导出的七个步骤的详细说明。
    
    

• 设置标签。在Labels一栏点击Actions，Create Label手动设置或者Import Labels从文件导入。

  • 最上边Span表示实体标签，Relation表示关系标签，需要分别设置。
    

• 导入数据。在Datasets一栏点击Actions、Import Dataset从文件导入文本数据。

  • 根据文件格式（File format）给出的示例，选择适合的格式导入自定义数据文件。
  • 导入成功后即跳转至数据列表。

• 标注数据。点击每条数据最右边的Annotate按钮开始标记。标记页面右侧的标签类型（Label Types）开关可在实体标签和关系标签之间切换。

  • 实体标注：直接用鼠标选取文本即可标注实体。
  • 关系标注：首先点击待标注的关系标签，接着依次点击相应的头尾实体可完成关系标注。

• 导出数据。在Datasets一栏点击Actions、Export Dataset导出已标注的数据。

5.2 将标注数据转化成UIE训练所需数据

• 将doccano平台的标注数据保存在./data/目录。对于快递单信息抽取的场景，可以直接下载标注好的数据。

! wget https://paddlenlp.bj.bcebos.com/model_zoo/uie/waybill.jsonl
! mv waybill.jsonl ./data/

! python doccano.py --doccano_file ./data/waybill.jsonl --splits 1 0 0

可配置参数说明

• doccano_file: 从doccano导出的数据标注文件。
• save_dir: 训练数据的保存目录，默认存储在data目录下。
• negative_ratio: 最大负例比例，该参数只对抽取类型任务有效，适当构造负例可提升模型效果。负例数量和实际的标签数量有关，最大负例数量 = negative_ratio * 正例数量。该参数只对训练集有效，默认为5。为了保证评估指标的准确性，验证集和测试集默认构造全负例。
• splits: 划分数据集时训练集、验证集所占的比例。默认为[0.8, 0.1, 0.1]表示按照8:1:1的比例将数据划分为训练集、验证集和测试集。
• task_type: 选择任务类型，可选有抽取和分类两种类型的任务。
• options: 指定分类任务的类别标签，该参数只对分类类型任务有效。
• prompt_prefix: 声明分类任务的prompt前缀信息，该参数只对分类类型任务有效。
• is_shuffle: 是否对数据集进行随机打散，默认为True。
• seed: 随机种子，默认为1000.

5.3 一键微调

因为是轻量级定制，即训练集数量较少时，通常将训练集直接作为验证集

• 执行以下脚本进行一键微调

对finetune.py文件保存逻辑，进行修改，只保留最好模型，减少储存

! python finetune.py \\
    --train_path ./data/train.txt \\
    --dev_path ./data/train.txt \\
    --save_dir ./checkpoint \\
    --model uie-base \\
    --learning_rate 1e-5 \\
    --batch_size 16 \\
    --max_seq_len 512 \\
    --num_epochs 10 \\
    --seed 1000 \\
    --logging_steps 10 \\
    --valid_steps 10

可配置参数说明：

• train_path: 训练集文件路径。
• dev_path: 验证集文件路径。
• save_dir: 模型存储路径，默认为./checkpoint。
• learning_rate: 学习率，默认为1e-5。
• 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，默认为16。
• max_seq_len: 文本最大切分长度，输入超过最大长度时会对输入文本进行自动切分，默认为512。
• num_epochs: 训练轮数，默认为100。
• model: 选择模型，程序会基于选择的模型进行模型微调，可选有uie-base和uie-tiny，默认为uie-base。
• seed: 随机种子，默认为1000.
• logging_steps: 日志打印的间隔steps数，默认10。
• valid_steps: evaluate的间隔steps数，默认100。
• device: 选用什么设备进行训练，可选cpu或gpu。

5.3 推理部署

• 执行以下代码高性能部署快递单识别定制版本UIE模型

from paddlenlp import Taskflow

schema = ["姓名", "电话", "省份", "城市", "县区", "详细地址"]
ie = Taskflow("information_extraction", schema=schema, task_path="./checkpoint/model_best")
ie("北京市海淀区上地十街10号18888888888张三")

['姓名': ['text': '张三',
    'start': 24,
    'end': 26,
    'probability': 0.9993427274729783],
  '电话': ['text': '18888888888',
    'start': 13,
    'end': 24,
    'probability': 0.9902358279724055],
  '城市': ['text': '北京市',
    'start': 0,
    'end': 3,
    'probability': 0.99967702117047],
  '县区': ['text': '海淀区',
    'start': 3,
    'end': 6,
    'probability': 0.9998499188335472],
  '详细地址': ['text': '上地十街10号',
    'start': 6,
    'end': 13,
    'probability': 0.9594372662315109]]