如何使用BERT实现中文的文本分类(附代码)

本文介绍如何利用PyTorch实现BERT模型进行中文文本分类,详细讲解数据读取、特征转换、模型训练及测试的过程,提供代码示例,并分享了训练总结和经验。

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前言

  1. Google官方BERT代码(Tensorflow)
  2. 本文章参考的BERT分类代码(Pytorch)
  3. 本文章改进的BERT中文文本分类代码(Pytorch)
  4. BERT模型介绍

Pytorch

readme

  • 请先安装pytorch的BERT代码,代码源见前言(2)
    pip install pytorch-pretrained-bert
    

参数表

data_dir bert_model task_name
输入数据目录 加载的bert模型,对于中文文本请输入’bert-base-chinese 输入数据预处理模块,最好根据应用场景自定义
model_save_pth max_seq_length* train_batch_size
模型参数保存地址 最大文本长度 batch大小
learning_rate num_train_epochs
Adam初始学习步长 最大epoch数

* max_seq_length = 所设定的文本长度 + 2 ,BERT会给每个输入文本开头和结尾分别加上[CLS][SEP]标识符,因此会占用2个字符空间,其作用会在后续进行详细说明。

算法流程

1. 概述

### BERT 模型代码实现示例 #### 定义 BERT 类结构 为了构建 BERT 模型,定义了一个名为 `BERT` 的类继承自 PyTorch 的 `nn.Module`。该类初始化函数中包含了嵌入层、编码器堆栈以及用于分类和掩码语言建模的任务特定组件。 ```python import torch.nn as nn class BERT(nn.Module): def __init__(self, vocab_size, hidden=768, n_layers=12, attn_heads=12, dropout=0.1): super(BERT, self).__init__() # 嵌入层负责处理输入序列并将其映射到高维空间中的向量表示 self.embedding = Embedding(vocab_size=vocab_size, embed_size=hidden) # 编码器由多个相同的子层组成,这些子层通过残差连接和层归一化来增强性能 self.encoder_layers = nn.ModuleList([ Encoder(hidden, attn_heads=heads, feed_forward_hidden=feed_forward_hidden, dropout=dropout) for _ in range(n_layers)]) # 下游任务所需的头部,例如分类或回归 self.cls_head = CLSHead(input_dim=hidden, output_dim=output_dim) def forward(self, x, segment_info=None): mask = (x > 0).unsqueeze(1).repeat(1, x.size(1), 1).unsqueeze(1) x = self.embedding(x, segment_info) for encoder_layer in self.encoder_layers: x = encoder_layer.forward(x, mask) return self.cls_head(x) ``` 上述代码片段展示了如何创建一个基本版本的 BERT 架构[^2]。这里省略了一些细节性的参数设置以便于理解整体架构;实际应用时可以根据具体需求调整超参数配置。 #### 实现嵌入层 嵌入层的作用是对单词索引进行转换得到对应的词向量,并加入位置信息以保持顺序敏感度: ```python class Embedding(nn.Module): def __init__(self, vocab_size, embed_size=768): super().__init__() self.token_embeddings = nn.Embedding(vocab_size, embed_size, padding_idx=0) self.position_embeddings = nn.Embedding(MAX_SEQ_LEN, embed_size) # MAX_SEQ_LEN 是最大序列长度 def forward(self, sequence, segments=None): batch_size, seq_len = sequence.shape position_ids = torch.arange(seq_len, dtype=torch.long, device=device).expand((batch_size, -1)) token_embeds = self.token_embeddings(sequence) pos_embeds = self.position_embeddings(position_ids) if segments is not None: seg_embeds = self.segment_embeddings(segments) embeddings = token_embeds + pos_embeds + seg_embeds else: embeddings = token_embeds + pos_embeds return embeddings ``` 这段代码实现了将输入文本转化为带有上下文感知能力的连续向量表征的功能。 #### 添加下游任务头 对于不同的自然语言处理任务,可以在基础模型之上加专门设计的任务头来进行微调操作。比如,在问答系统里可能会添加一个多标签分类器作为输出端口之一。 ```python class CLSHead(nn.Module): """CLS Head""" def __init__(self, input_dim, num_labels): super(CLSHead, self).__init__() self.dense = nn.Linear(input_dim, config.hidden_size) self.dropout = nn.Dropout(config.hidden_dropout_prob) self.out_proj = nn.Linear(config.hidden_size, num_labels) def forward(self, features, **kwargs): x = features[:, 0, :] # 只取第一个token即[CLS]的位置 x = self.dropout(x) x = self.dense(x) x = torch.tanh(x) x = self.dropout(x) x = self.out_proj(x) return x ``` 此部分代码描述了针对某些特定NLP任务而定制化的网络顶层结构的设计思路[^3]。
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