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《【昇思25天学习打卡营打卡指南-第二十四天】基于 MindSpore 实现 BERT 对话情绪识别》
，作者：JeffDing。

模型简介

BERT全称是来自变换器的双向编码器表征量（Bidirectional Encoder Representations from Transformers），它是Google于2018年末开发并发布的一种新型语言模型。与BERT模型相似的预训练语言模型例如问答、命名实体识别、自然语言推理、文本分类等在许多自然语言处理任务中发挥着重要作用。模型是基于Transformer中的Encoder并加上双向的结构，因此一定要熟练掌握Transformer的Encoder的结构。

BERT模型的主要创新点都在pre-train方法上，即用了Masked Language Model和Next Sentence Prediction两种方法分别捕捉词语和句子级别的representation。

在用Masked Language Model方法训练BERT的时候，随机把语料库中15%的单词做Mask操作。对于这15%的单词做Mask操作分为三种情况：80%的单词直接用[Mask]替换、10%的单词直接替换成另一个新的单词、10%的单词保持不变。

因为涉及到Question Answering (QA) 和 Natural Language Inference (NLI)之类的任务，增加了Next Sentence Prediction预训练任务，目的是让模型理解两个句子之间的联系。与Masked Language Model任务相比，Next Sentence Prediction更简单些，训练的输入是句子A和B，B有一半的几率是A的下一句，输入这两个句子，BERT模型预测B是不是A的下一句。

BERT预训练之后，会保存它的Embedding table和12层Transformer权重（BERT-BASE）或24层Transformer权重（BERT-LARGE）。使用预训练好的BERT模型可以对下游任务进行Fine-tuning，比如：文本分类、相似度判断、阅读理解等。

对话情绪识别（Emotion Detection，简称EmoTect），专注于识别智能对话场景中用户的情绪，针对智能对话场景中的用户文本，自动判断该文本的情绪类别并给出相应的置信度，情绪类型分为积极、消极、中性。 对话情绪识别适用于聊天、客服等多个场景，能够帮助企业更好地把握对话质量、改善产品的用户交互体验，也能分析客服服务质量、降低人工质检成本。

安装mindnlp

pip install mindnlp

下面以一个文本情感分类任务为例子来说明BERT模型的整个应用过程。

import os



import mindsporefrommindspore.dataset import text, GeneratorDataset, transformsfrommindspore import nn, contextfrommindnlp._legacy.engine import Trainer, Evaluatorfrommindnlp._legacy.engine.callbacks import CheckpointCallback, BestModelCallbackfrommindnlp._legacy.metrics import Accuracy



# prepare datasetclassSentimentDataset:"""Sentiment Dataset"""def __init__(self, path):

        self.path=path

        self._labels, self._text_a=[], []

        self._load()



    def _load(self):

        with open(self.path,"r", encoding="utf-8") asf:

            dataset=f.read()

        lines= dataset.split("\n")for line in lines[1:-1]:

            label, text_a= line.split("\t")

            self._labels.append(int(label))

            self._text_a.append(text_a)



    def __getitem__(self, index):returnself._labels[index], self._text_a[index]



    def __len__(self):return len(self._labels)

数据集

这里提供一份已标注的、经过分词预处理的机器人聊天数据集，来自于百度飞桨团队。数据由两列组成，以制表符（’\t’）分隔，第一列是情绪分类的类别（0表示消极；1表示中性；2表示积极），第二列是以空格分词的中文文本，如下示例，文件为 utf8 编码。

label–text_a

0–谁骂人了？我从来不骂人，我骂的都不是人，你是人吗 ？

1–我有事等会儿就回来和你聊

2–我见到你很高兴谢谢你帮我

这部分主要包括数据集读取，数据格式转换，数据 Tokenize 处理和 pad 操作。

wget https://baidu-nlp.bj.bcebos.com/emotion_detection-dataset-1.0.0.tar.gz -O emotion_detection.tar.gz
tar xvf emotion_detection.tar.gz

数据加载和数据预处理

新建 process_dataset 函数用于数据加载和数据预处理，具体内容可见下面代码注释。

import numpy asnp



def process_dataset(source, tokenizer, max_seq_len=64, batch_size=32, shuffle=True):

    is_ascend= mindspore.get_context('device_target') == 'Ascend'column_names= ["label", "text_a"]

    

    dataset= GeneratorDataset(source, column_names=column_names, shuffle=shuffle)

    # transforms

    type_cast_op=transforms.TypeCast(mindspore.int32)

    def tokenize_and_pad(text):ifis_ascend:

            tokenized= tokenizer(text, padding='max_length', truncation=True, max_length=max_seq_len)else:

            tokenized=tokenizer(text)return tokenized['input_ids'], tokenized['attention_mask']

    # map dataset

    dataset= dataset.map(operations=tokenize_and_pad, input_columns="text_a", output_columns=['input_ids', 'attention_mask'])

    dataset= dataset.map(operations=[type_cast_op], input_columns="label", output_columns='labels')

    # batch datasetifis_ascend:

        dataset=dataset.batch(batch_size)else:

        dataset= dataset.padded_batch(batch_size, pad_info={'input_ids': (None, tokenizer.pad_token_id),'attention_mask': (None, 0)})return dataset

昇腾NPU环境下暂不支持动态Shape，数据预处理部分采用静态Shape处理：

frommindnlp.transformers import BertTokenizer

tokenizer= BertTokenizer.from_pretrained('bert-base-chinese')



tokenizer.pad_token_id



dataset_train= process_dataset(SentimentDataset("data/train.tsv"), tokenizer)

dataset_val= process_dataset(SentimentDataset("data/dev.tsv"), tokenizer)

dataset_test= process_dataset(SentimentDataset("data/test.tsv"), tokenizer, shuffle=False)



print(next(dataset_train.create_tuple_iterator()))

模型构建

通过 BertForSequenceClassification 构建用于情感分类的 BERT 模型，加载预训练权重，设置情感三分类的超参数自动构建模型。后面对模型采用自动混合精度操作，提高训练的速度，然后实例化优化器，紧接着实例化评价指标，设置模型训练的权重保存策略，最后就是构建训练器，模型开始训练。

frommindnlp.transformers import BertForSequenceClassification, BertModelfrommindnlp._legacy.amp import auto_mixed_precision



#set bert config and define parameters fortraining

model= BertForSequenceClassification.from_pretrained('bert-base-chinese', num_labels=3)

model= auto_mixed_precision(model, 'O1')



optimizer= nn.Adam(model.trainable_params(), learning_rate=2e-5)



metric=Accuracy()

# define callbacks to save checkpoints

ckpoint_cb= CheckpointCallback(save_path='checkpoint', ckpt_name='bert_emotect', epochs=1, keep_checkpoint_max=2)

best_model_cb= BestModelCallback(save_path='checkpoint', ckpt_name='bert_emotect_best', auto_load=True)



trainer= Trainer(network=model, train_dataset=dataset_train,

                  eval_dataset=dataset_val, metrics=metric,

                  epochs=5, optimizer=optimizer, callbacks=[ckpoint_cb, best_model_cb])

# start training

trainer.run(tgt_columns="labels")

模型验证

将验证数据集加再进训练好的模型，对数据集进行验证，查看模型在验证数据上面的效果，此处的评价指标为准确率。

evaluator = Evaluator(network=model, eval_dataset=dataset_test, metrics=metric)

evaluator.run(tgt_columns="labels")

模型推理

遍历推理数据集，将结果与标签进行统一展示。

dataset_infer = SentimentDataset("data/infer.tsv")



def predict(text, label=None):

    label_map= {0: "消极", 1: "中性", 2: "积极"}



    text_tokenized=Tensor([tokenizer(text).input_ids])

    logits=model(text_tokenized)

    predict_label= logits[0].asnumpy().argmax()

    info= f"inputs: '{text}', predict: '{label_map[predict_label]}'"
    if label isnot None:

        info+= f", label: '{label_map[label]}'"print(info)frommindspore import Tensorfor label, text indataset_infer:

    predict(text, label)

自定义推理数据集

自己输入推理数据，展示模型的泛化能力。

predict("家人们咱就是说一整个无语住了 绝绝子叠buff")

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