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雷鋒網按：本文作者甄冉冉，原載于作者個人博客，雷鋒網已獲授權。
最近在學pyTorch的實際應用例子。這次說個簡單的例子：給定一句話，判斷是什么語言。這個例子是比如給定一句話：
Give it to me
判斷是 ENGLISH
me gusta comer en la cafeteria
判斷是 SPANISH
就是這么簡單的例子。
來看怎么實現：
準備數據 格式 [(語句，類型)，...]
data是train的時候用的語句，test_data是test的時候用的語句
data = [ ("me gusta comer en la cafeteria".split(), "SPANISH"),
("Give it to me".split(), "ENGLISH"),
("No creo que sea una buena idea".split(), "SPANISH"),
("No it is not a good idea to get lost at sea".split(), "ENGLISH") ]
test_data = [("Yo creo que si".split(), "SPANISH"),
("it is lost on me".split(), "ENGLISH")]
因為文本計算機室識別不出來的，他們只認識01串，也就是數字。所以我們得把文本映射到數字上。
word_to_ix = {}
for sent, _ in data + test_data:
for word in sent:
if word not in word_to_ix:
word_to_ix[word] = len(word_to_ix)
print(word_to_ix)
輸出word_to_ix (意思是word to index)是：
{'me': 0, 'gusta': 1, 'comer': 2, 'en': 3, 'la': 4, 'cafeteria': 5, 'Give': 6, 'it': 7, 'to': 8, 'No': 9, 'creo': 10, 'que': 11, 'sea': 12, 'una': 13, 'buena': 14, 'idea': 15, 'is': 16, 'not': 17, 'a': 18, 'good': 19, 'get': 20, 'lost': 21, 'at': 22, 'Yo': 23, 'si': 24, 'on': 25}
這里先提前設置下接下來要用到的參數
VOCAB_SIZE = len(word_to_ix)
NUM_LABELS = 2#只有兩類 ENGLISH SPANISH
固定模板
def init(self, num_labels, vocab_size)：初始化，就是輸入和輸出的大小。這里我們要輸入是一個句子，句子最大就是擁有所有字典的詞，這里也就是vocab_size(下面再說怎么將一句話根據字典轉換成一個數字序列的)，輸出就是分類，這里分為2類，即num_labels。這里我們用的是線性分類 ，即nn.Linear()。
def forward(self, bow_vec)：bow_vec是一個句子的數字化序列，經過self.linear()得到一個線性結果(也就是預測結果)，之后對這個結果進行softmax(這里用log_softmax是因為下面的損失函數用的是NLLLoss() 即負對數似然損失，需要log以下)
class BoWClassifier(nn.Module):#nn.Module 這是繼承torch的神經網絡模板
def __init__(self, num_labels, vocab_size):
super(BoWClassifier, self).__init__()
self.linear = nn.Linear(vocab_size, num_labels)
def forward(self, bow_vec):
return F.log_softmax(self.linear(bow_vec))
def make_bow_vector(sentence, word_to_ix)
大概能看懂什么意思吧。就是把一個句子sentence通過word_to_ix轉換成數字化序列.比如 sentence=我 是 一只 小 小 鳥 word_to_id={你:0,我:1,他:2,不:3,是:4,大:5,小:6,豬:7,鳥:8,,} make_bow_vector之后的結果是[0,1,0,0,1,0,2,0,1]。view()就是改變下向量維數。
這里是講len(word_to_ix)1->1len(word_to_ix)
def make_bow_vector(sentence, word_to_ix):
vec = torch.zeros(len(word_to_ix))
for word in sentence:
vec[word_to_ix[word]] += 1
return vec.view(1, -1)
這個就不用說了吧 一樣。(如果想知道torch.LongTensor啥意思的話。可以看看。Torch中，Tensor主要有ByteTensor（無符號char），CharTensor（有符號)，ShortTensor(shorts), IntTensor(ints), LongTensor(longs), FloatTensor(floats), DoubleTensor(doubles)，默認存放為double類型，如果需要特別指出，通過torch.setdefaulttensortype()方法進行設定。例如torch.setdefaulttensortype(‘torch.FloatTensor’)。 )
def make_target(label, label_to_ix):
return torch.LongTensor([label_to_ix[label]])
這里再介紹下model.parameters()這個函數。他的返回結果是model里的所有參數。這里我們用的是線性函數，所以就是f(x)=Ax+b中的A和b(x即輸入的數據)，這些參數在之后的反饋和更新參數需要的。
model = BoWClassifier(NUM_LABELS, VOCAB_SIZE)
for param in model.parameters():
print("param:", param)
可以看出A是2len(vocab_size)，b是21
param: Parameter containing:
Columns 0 to 9
0.0786 0.1596 0.1259 0.0054 0.0558 -0.0911 -0.1804 -0.1526 -0.0287 -0.1086
-0.0651 -0.1096 -0.1807 -0.1907 -0.0727 -0.0179 0.1530 -0.0910 0.1943 -0.1148
Columns 10 to 19
0.0452 -0.0786 0.1776 0.0425 0.1194 -0.1330 -0.1877 -0.0412 -0.0269 -0.1572
-0.0361 0.1909 0.1558 0.1309 0.1461 -0.0822 0.1078 -0.1354 -0.1877 0.0184
Columns 20 to 25
0.1818 -0.1401 0.1118 0.1002 0.1438 0.0790
0.1812 -0.1414 -0.1876 0.1569 0.0804 -0.1897
[torch.FloatTensor of size 2x26]
param: Parameter containing:
0.1859
0.1245
[torch.FloatTensor of size 2]
我們再看看model的def forward(self, bow_vec):怎么用。這里就想下面的代碼一樣，直接在mode()填一個參數即可，就調用forward函數。
sample = data[0]
bow_vector = make_bow_vector(sample[0], word_to_ix)
log_probs = model(autograd.Variable(bow_vector))
print("log_probs", log_probs)
輸出是：（就是log_softmax后的值）
log_probs Variable containing:
-0.6160 -0.7768
[torch.FloatTensor of size 1x2]
我們這里看看在test上的預測
label_to_ix = { "SPANISH": 0, "ENGLISH": 1 }
for instance, label in test_data:
bow_vec = autograd.Variable(make_bow_vector(instance, word_to_ix))
log_probs = model(bow_vec)
print log_probs
print next(model.parameters())[:,word_to_ix["creo"]]
結果是
Variable containing:
-0.5431 -0.8698
[torch.FloatTensor of size 1x2]
Variable containing:
-0.7405 -0.6480
[torch.FloatTensor of size 1x2]
Variable containing:
-0.0467
0.1065
[torch.FloatTensor of size 2]
下面就該進行重要的部分了。
循環訓練和更新參數
這里我們用的損失函數是nn.NLLLoss()負對數似然損失，優化依然用的最常見的optim.SGD() 梯度下降法，一般訓練5-30次最終優化基本不再變化。
每一步過程：
a. 首先都要model.zero_grad()，因為接下來要極端梯度，得清零，以防問題
b. 將數據向量化(也可以說是數字序列化，轉成計算機能看懂的形式)
c. 得到預測值
d. 求損失loss_function
e. 求梯度loss.backward()
f. 更新參數optimizer.step()
loss_function = nn.NLLLoss()
optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.1)
for epoch in range(100):
for instance, label in data:
model.zero_grad()
bow_vec = autograd.Variable(make_bow_vector(instance, word_to_ix))
target = autograd.Variable(make_target(label, label_to_ix))
log_probs = model(bow_vec)
loss = loss_function(log_probs, target)
loss.backward()
optimizer.step()
在測試集上測試
for instance, label in test_data:
bow_vec = autograd.Variable(make_bow_vector(instance, word_to_ix))
log_probs = model(bow_vec)
print log_probs
我們在結果上很容易看到第一個例子預測是SPANISH最大，第二個是ENGLISH最大。成功了。
Variable containing:
-0.0842 -2.5161
[torch.FloatTensor of size 1x2]
Variable containing:
-2.4886 -0.0867
[torch.FloatTensor of size 1x2]
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