小白学习PyTorch教程十六在多标签分类任务上微调BERT模型

Posted 2022-01-21 刘润森！

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了小白学习PyTorch教程十六在多标签分类任务上微调BERT模型相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

@Author：Runsen

BERT模型在NLP各项任务中大杀四方，那么我们如何使用这一利器来为我们日常的NLP任务来服务呢？首先介绍使用BERT做文本多标签分类任务。

文本多标签分类是常见的NLP任务，文本介绍了如何使用Bert模型完成文本多标签分类，并给出了各自的步骤。

参考官方教程：https://pytorch.org/tutorials/intermediate/dynamic_quantization_bert_tutorial.html

复旦大学邱锡鹏老师课题组的研究论文《How to Fine-Tune BERT for Text Classification?》。

论文: https://arxiv.org/pdf/1905.05583.pdf

这篇论文的主要目的在于在文本分类任务上探索不同的BERT微调方法并提供一种通用的BERT微调解决方法。这篇论文从三种路线进行了探索：

(1) BERT自身的微调策略，包括长文本处理、学习率、不同层的选择等方法；
(2) 目标任务内、领域内及跨领域的进一步预训练BERT；
(3) 多任务学习。微调后的BERT在七个英文数据集及搜狗中文数据集上取得了当前最优的结果。

作者的实现代码: https://github.com/xuyige/BERT4doc-Classification

数据集来源：https://www.kaggle.com/shivanandmn/multilabel-classification-dataset?select=train.csv

该数据集包含 6 个不同的标签（计算机科学、物理、数学、统计学、生物学、金融），以根据摘要和标题对研究论文进行分类。
标签列中的值 1 表示标签属于该标签。每个论文有多个标签为 1。

Bert模型加载

Transformer 为我们提供了一个基于 Transformer 的可以微调的预训练网络。

由于数据集是英文, 因此这里选择加载bert-base-uncased。

具体下载链接：https://huggingface.co/bert-base-uncased/tree/main

from transformers import BertTokenizerFast as BertTokenizer
# 直接下载很很慢，建议下载到文件夹中
# BERT_MODEL_NAME = "bert-base-uncased"
BERT_MODEL_NAME = "model/bert-base-uncased"
tokenizer = BertTokenizer.from_pretrained(BERT_MODEL_NAME)

微调BERT模型

bert微调就是在预训练模型bert的基础上只需更新后面几层的参数，这相对于从头开始训练可以节省大量时间，甚至可以提高性能，通常情况下在模型的训练过程中，我们也会更新bert的参数，这样模型的性能会更好。

微调BERT模型主要在D_out进行相关的改变，去除segment层，直接采用了字符输入，不再需要segment层。

下面是微调BERT的主要代码

class BertClassifier(nn.Module):
    def __init__(self, num_labels: int, BERT_MODEL_NAME, freeze_bert=False):
        super().__init__()
        self.num_labels = num_labels
        self.bert = BertModel.from_pretrained(BERT_MODEL_NAME)

        #  hidden size of BERT, hidden size of our classifier, and number of labels to classify
        D_in, H, D_out = self.bert.config.hidden_size, 50, num_labels

        # Instantiate an one-layer feed-forward classifier
        self.classifier = nn.Sequential(
            nn.Dropout(p=0.3),
            nn.Linear(D_in, H),
            nn.ReLU(),
            nn.Dropout(p=0.3),
            nn.Linear(H, D_out),
        )
        # loss
        self.loss_func = nn.BCEWithLogitsLoss()

        if freeze_bert:
            print("freezing bert parameters")
            for param in self.bert.parameters():
                param.requires_grad = False

    def forward(self, input_ids, attention_mask, labels=None):
        outputs = self.bert(input_ids, attention_mask=attention_mask)

        last_hidden_state_cls = outputs[0][:, 0, :]

        logits = self.classifier(last_hidden_state_cls)

        if labels is not None:
            predictions = torch.sigmoid(logits)
            loss = self.loss_func(
                predictions.view(-1, self.num_labels), labels.view(-1, self.num_labels)
            )
            return loss
        else:
            return logits