Compartir modelos personalizados

La biblioteca 🤗 Transformers está diseñada para ser fácilmente ampliable. Cada modelo está completamente codificado sin abstracción en una subcarpeta determinada del repositorio, por lo que puedes copiar fácilmente un archivo del modelo y ajustarlo según tus necesidades.

Si estás escribiendo un modelo completamente nuevo, podría ser más fácil comenzar desde cero. En este tutorial, te mostraremos cómo escribir un modelo personalizado y su configuración para que pueda usarse dentro de Transformers, y cómo puedes compartirlo con la comunidad (con el código en el que se basa) para que cualquiera pueda usarlo, incluso si no está presente en la biblioteca 🤗 Transformers.

Ilustraremos todo esto con un modelo ResNet, envolviendo la clase ResNet de la biblioteca timm en un PreTrainedModel.

Escribir una configuración personalizada

Antes de adentrarnos en el modelo, primero escribamos su configuración. La configuración de un modelo es un objeto que contendrá toda la información necesaria para construir el modelo. Como veremos en la siguiente sección, el modelo solo puede tomar un config para ser inicializado, por lo que realmente necesitamos que ese objeto esté lo más completo posible.

En nuestro ejemplo, tomaremos un par de argumentos de la clase ResNet que tal vez queramos modificar. Las diferentes configuraciones nos darán los diferentes tipos de ResNet que son posibles. Luego simplemente almacenamos esos argumentos después de verificar la validez de algunos de ellos.

from transformers import PretrainedConfig
from typing import List


class ResnetConfig(PretrainedConfig):
    model_type = "resnet"

    def __init__(
        self,
        block_type="bottleneck",
        layers: List[int] = [3, 4, 6, 3],
        num_classes: int = 1000,
        input_channels: int = 3,
        cardinality: int = 1,
        base_width: int = 64,
        stem_width: int = 64,
        stem_type: str = "",
        avg_down: bool = False,
        **kwargs,
    ):
        if block_type not in ["basic", "bottleneck"]:
            raise ValueError(f"`block_type` must be 'basic' or bottleneck', got {block_type}.")
        if stem_type not in ["", "deep", "deep-tiered"]:
            raise ValueError(f"`stem_type` must be '', 'deep' or 'deep-tiered', got {stem_type}.")

        self.block_type = block_type
        self.layers = layers
        self.num_classes = num_classes
        self.input_channels = input_channels
        self.cardinality = cardinality
        self.base_width = base_width
        self.stem_width = stem_width
        self.stem_type = stem_type
        self.avg_down = avg_down
        super().__init__(**kwargs)

Las tres cosas importantes que debes recordar al escribir tu propia configuración son las siguientes:

• tienes que heredar de PretrainedConfig,
• el __init__ de tu PretrainedConfig debe aceptar cualquier kwargs,
• esos kwargs deben pasarse a la superclase __init__.

La herencia es para asegurarte de obtener toda la funcionalidad de la biblioteca 🤗 Transformers, mientras que las otras dos restricciones provienen del hecho de que una PretrainedConfig tiene más campos que los que estás configurando. Al recargar una config con el método from_pretrained, esos campos deben ser aceptados por tu config y luego enviados a la superclase.

Definir un model_type para tu configuración (en este caso model_type="resnet") no es obligatorio, a menos que quieras registrar tu modelo con las clases automáticas (ver la última sección).

Una vez hecho esto, puedes crear y guardar fácilmente tu configuración como lo harías con cualquier otra configuración de un modelo de la biblioteca. Así es como podemos crear una configuración resnet50d y guardarla:

resnet50d_config = ResnetConfig(block_type="bottleneck", stem_width=32, stem_type="deep", avg_down=True)
resnet50d_config.save_pretrained("custom-resnet")

Esto guardará un archivo llamado config.json dentro de la carpeta custom-resnet. Luego puedes volver a cargar tu configuración con el método from_pretrained:

resnet50d_config = ResnetConfig.from_pretrained("custom-resnet")

También puedes usar cualquier otro método de la clase PretrainedConfig, como push_to_hub(), para cargar directamente tu configuración en el Hub.

Escribir un modelo personalizado

Ahora que tenemos nuestra configuración de ResNet, podemos seguir escribiendo el modelo. En realidad escribiremos dos: una que extrae las características ocultas de un grupo de imágenes (como BertModel) y una que es adecuada para clasificación de imagenes (como BertForSequenceClassification).

Como mencionamos antes, solo escribiremos un envoltura (wrapper) libre del modelo para simplificar este ejemplo. Lo único que debemos hacer antes de escribir esta clase es un mapeo entre los tipos de bloques y las clases de bloques reales. Luego se define el modelo desde la configuración pasando todo a la clase ResNet:

from transformers import PreTrainedModel
from timm.models.resnet import BasicBlock, Bottleneck, ResNet
from .configuration_resnet import ResnetConfig


BLOCK_MAPPING = {"basic": BasicBlock, "bottleneck": Bottleneck}


class ResnetModel(PreTrainedModel):
    config_class = ResnetConfig

    def __init__(self, config):
        super().__init__(config)
        block_layer = BLOCK_MAPPING[config.block_type]
        self.model = ResNet(
            block_layer,
            config.layers,
            num_classes=config.num_classes,
            in_chans=config.input_channels,
            cardinality=config.cardinality,
            base_width=config.base_width,
            stem_width=config.stem_width,
            stem_type=config.stem_type,
            avg_down=config.avg_down,
        )

    def forward(self, tensor):
        return self.model.forward_features(tensor)

Para el modelo que clasificará las imágenes, solo cambiamos el método de avance (es decir, el método forward):

import torch


class ResnetModelForImageClassification(PreTrainedModel):
    config_class = ResnetConfig

    def __init__(self, config):
        super().__init__(config)
        block_layer = BLOCK_MAPPING[config.block_type]
        self.model = ResNet(
            block_layer,
            config.layers,
            num_classes=config.num_classes,
            in_chans=config.input_channels,
            cardinality=config.cardinality,
            base_width=config.base_width,
            stem_width=config.stem_width,
            stem_type=config.stem_type,
            avg_down=config.avg_down,
        )

    def forward(self, tensor, labels=None):
        logits = self.model(tensor)
        if labels is not None:
            loss = torch.nn.cross_entropy(logits, labels)
            return {"loss": loss, "logits": logits}
        return {"logits": logits}

En ambos casos, observa cómo heredamos de PreTrainedModel y llamamos a la inicialización de la superclase con config (un poco como cuando escribes torch.nn.Module). La línea que establece config_class no es obligatoria, a menos que quieras registrar tu modelo con las clases automáticas (consulta la última sección).

Puedes hacer que tu modelo devuelva lo que quieras, pero devolver un diccionario como lo hicimos para ResnetModelForImageClassification, con el loss incluido cuando se pasan las etiquetas, hará que tu modelo se pueda usar directamente dentro de la clase Trainer. Usar otro formato de salida está bien, siempre y cuando estés planeando usar tu propio bucle de entrenamiento u otra biblioteca para el entrenamiento.

Ahora que tenemos nuestra clase, vamos a crear un modelo:

resnet50d = ResnetModelForImageClassification(resnet50d_config)

Nuevamente, puedes usar cualquiera de los métodos de PreTrainedModel, como save_pretrained() o push_to_hub(). Usaremos el segundo en la siguiente sección y veremos cómo pasar los pesos del modelo con el código de nuestro modelo. Pero primero, carguemos algunos pesos previamente entrenados dentro de nuestro modelo.

En tu caso de uso, probablemente estarás entrenando tu modelo personalizado con tus propios datos. Para ir rápido en este tutorial, usaremos la versión preentrenada de resnet50d. Dado que nuestro modelo es solo un envoltorio alrededor del resnet50d original, será fácil transferir esos pesos:

import timm

pretrained_model = timm.create_model("resnet50d", pretrained=True)
resnet50d.model.load_state_dict(pretrained_model.state_dict())

Ahora veamos cómo asegurarnos de que cuando hacemos save_pretrained() o push_to_hub(), se guarda el código del modelo.

Enviar el código al Hub

Primero, asegúrate de que tu modelo esté completamente definido en un archivo .py. Puedes basarte en importaciones relativas a otros archivos, siempre que todos los archivos estén en el mismo directorio (aún no admitimos submódulos para esta característica). Para nuestro ejemplo, definiremos un archivo modeling_resnet.py y un archivo configuration_resnet.py en una carpeta del directorio de trabajo actual llamado resnet_model. El archivo de configuración contiene el código de ResnetConfig y el archivo del modelo contiene el código de ResnetModel y ResnetModelForImageClassification.

.
└── resnet_model
    ├── __init__.py
    ├── configuration_resnet.py
    └── modeling_resnet.py

El __init__.py puede estar vacío, solo está ahí para que Python detecte que resnet_model se puede usar como un módulo.

Ten en cuenta que puedes reutilizar (o subclasificar) una configuración o modelo existente.

Para compartir tu modelo con la comunidad, sigue estos pasos: primero importa el modelo y la configuración de ResNet desde los archivos recién creados:

from resnet_model.configuration_resnet import ResnetConfig
from resnet_model.modeling_resnet import ResnetModel, ResnetModelForImageClassification

Luego, debes decirle a la biblioteca que deseas copiar el código de esos objetos cuando usas el método save_pretrained y registrarlos correctamente con una determinada clase automática (especialmente para modelos), simplemente ejecuta:

ResnetConfig.register_for_auto_class()
ResnetModel.register_for_auto_class("AutoModel")
ResnetModelForImageClassification.register_for_auto_class("AutoModelForImageClassification")

Ten en cuenta que no es necesario especificar una clase automática para la configuración (solo hay una clase automática para ellos, AutoConfig), pero es diferente para los modelos. Tu modelo personalizado podría ser adecuado para muchas tareas diferentes, por lo que debes especificar cuál de las clases automáticas es la correcta para tu modelo.

A continuación, vamos a crear la configuración y los modelos como lo hicimos antes:

resnet50d_config = ResnetConfig(block_type="bottleneck", stem_width=32, stem_type="deep", avg_down=True)
resnet50d = ResnetModelForImageClassification(resnet50d_config)

pretrained_model = timm.create_model("resnet50d", pretrained=True)
resnet50d.model.load_state_dict(pretrained_model.state_dict())

Ahora, para enviar el modelo al Hub, asegúrate de haber iniciado sesión. Ejecuta en tu terminal:

huggingface-cli login

o desde un notebook:

from huggingface_hub import notebook_login

notebook_login()

Luego puedes ingresar a tu propio espacio (o una organización de la que seas miembro) de esta manera:

resnet50d.push_to_hub("custom-resnet50d")

Además de los pesos del modelo y la configuración en formato json, esto también copió los archivos .py del modelo y la configuración en la carpeta custom-resnet50d y subió el resultado al Hub. Puedes verificar el resultado en este repositorio de modelos.

Consulta el tutorial sobre cómo compartir modelos para obtener más información sobre el método para subir modelos al Hub.

Usar un modelo con código personalizado

Puedes usar cualquier configuración, modelo o tokenizador con archivos de código personalizado en tu repositorio con las clases automáticas y el método from_pretrained. Todos los archivos y códigos cargados en el Hub se analizan en busca de malware (consulta la documentación de seguridad del Hub para obtener más información), pero aún debes revisar el código del modelo y el autor para evitar la ejecución de código malicioso en tu computadora. Configura trust_remote_code=True para usar un modelo con código personalizado:

from transformers import AutoModelForImageClassification

model = AutoModelForImageClassification.from_pretrained("sgugger/custom-resnet50d", trust_remote_code=True)

También se recomienda encarecidamente pasar un hash de confirmación como una “revisión” para asegurarte de que el autor de los modelos no actualizó el código con algunas líneas nuevas maliciosas (a menos que confíes plenamente en los autores de los modelos).

commit_hash = "ed94a7c6247d8aedce4647f00f20de6875b5b292"
model = AutoModelForImageClassification.from_pretrained(
    "sgugger/custom-resnet50d", trust_remote_code=True, revision=commit_hash
)

Ten en cuenta que al navegar por el historial de confirmaciones del repositorio del modelo en Hub, hay un botón para copiar fácilmente el hash de confirmación de cualquier commit.

Registrar un model con código personalizado a las clases automáticas

Si estás escribiendo una biblioteca que amplía 🤗 Transformers, es posible que quieras ampliar las clases automáticas para incluir tu propio modelo. Esto es diferente de enviar el código al Hub en el sentido de que los usuarios necesitarán importar tu biblioteca para obtener los modelos personalizados (al contrario de descargar automáticamente el código del modelo desde Hub).

Siempre que tu configuración tenga un atributo model_type que sea diferente de los tipos de modelos existentes, y que tus clases modelo tengan los atributos config_class correctos, puedes agregarlos a las clases automáticas de la siguiente manera:

from transformers import AutoConfig, AutoModel, AutoModelForImageClassification

AutoConfig.register("resnet", ResnetConfig)
AutoModel.register(ResnetConfig, ResnetModel)
AutoModelForImageClassification.register(ResnetConfig, ResnetModelForImageClassification)

Ten en cuenta que el primer argumento utilizado al registrar tu configuración personalizada en AutoConfig debe coincidir con el model_type de tu configuración personalizada, y el primer argumento utilizado al registrar tus modelos personalizados en cualquier clase del modelo automático debe coincidir con el config_class de esos modelos.