Trainieren mit PyTorch Trainer

🤗 Transformers bietet eine Trainer-Klasse, die für das Training von 🤗 Transformers-Modellen optimiert ist und es einfacher macht, mit dem Training zu beginnen, ohne manuell eine eigene Trainingsschleife zu schreiben. Die Trainer-API unterstützt eine breite Palette von Trainingsoptionen und Funktionen wie Logging, Gradientenakkumulation und gemischte Präzision.

Beginnen Sie mit dem Laden Ihres Modells und geben Sie die Anzahl der erwarteten Labels an. Aus dem Yelp Review dataset card wissen Sie, dass es fünf Labels gibt:

>>> from transformers import AutoModelForSequenceClassification

>>> model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained("google-bert/bert-base-cased", num_labels=5)

Hyperparameter für das Training

Als Nächstes erstellen Sie eine Klasse TrainingArguments, die alle Hyperparameter enthält, die Sie einstellen können, sowie Flags zur Aktivierung verschiedener Trainingsoptionen. Für dieses Lernprogramm können Sie mit den Standard- Hyperparametern beginnen, aber Sie können mit diesen experimentieren, um Ihre optimalen Einstellungen zu finden.

Geben Sie an, wo die Kontrollpunkte Ihres Trainings gespeichert werden sollen:

>>> from transformers import TrainingArguments

>>> training_args = TrainingArguments(output_dir="test_trainer")

Auswerten

Der Trainer wertet die Leistung des Modells während des Trainings nicht automatisch aus. Sie müssen Trainer eine Funktion übergeben, um Metriken zu berechnen und zu berichten. Die 🤗 Evaluate Bibliothek bietet eine einfache accuracy Funktion, die Sie mit der evaluate.load Funktion laden können (siehe diese quicktour für weitere Informationen):

>>> import numpy as np
>>> import evaluate

>>> metric = evaluate.load("accuracy")

Rufen Sie compute auf metric auf, um die Genauigkeit Ihrer Vorhersagen zu berechnen. Bevor Sie Ihre Vorhersagen an compute übergeben, müssen Sie die Vorhersagen in Logits umwandeln (denken Sie daran, dass alle 🤗 Transformers-Modelle Logits zurückgeben):

>>> def compute_metrics(eval_pred):
...     logits, labels = eval_pred
...     predictions = np.argmax(logits, axis=-1)
...     return metric.compute(predictions=predictions, references=labels)

Wenn Sie Ihre Bewertungsmetriken während der Feinabstimmung überwachen möchten, geben Sie den Parameter evaluation_strategy in Ihren Trainingsargumenten an, um die Bewertungsmetrik am Ende jeder Epoche zu ermitteln:

>>> from transformers import TrainingArguments, Trainer

>>> training_args = TrainingArguments(output_dir="test_trainer", evaluation_strategy="epoch")

Trainer

Erstellen Sie ein Trainer-Objekt mit Ihrem Modell, Trainingsargumenten, Trainings- und Testdatensätzen und einer Evaluierungsfunktion:

>>> trainer = Trainer(
...     model=model,
...     args=training_args,
...     train_dataset=small_train_dataset,
...     eval_dataset=small_eval_dataset,
...     compute_metrics=compute_metrics,
... )

Anschließend können Sie Ihr Modell durch den Aufruf von train() optimieren:

>>> trainer.train()

Trainieren Sie ein TensorFlow-Modell mit Keras

Sie können auch 🤗 Transformers Modelle in TensorFlow mit der Keras API trainieren!

Laden von Daten für Keras

Wenn Sie ein 🤗 Transformers Modell mit der Keras API trainieren wollen, müssen Sie Ihren Datensatz in ein Format konvertieren, das Keras versteht. Wenn Ihr Datensatz klein ist, können Sie das Ganze einfach in NumPy-Arrays konvertieren und an Keras übergeben. Probieren wir das zuerst aus, bevor wir etwas Komplizierteres tun.

Laden Sie zunächst ein Dataset. Wir werden den CoLA-Datensatz aus dem GLUE-Benchmark verwenden, da es sich um eine einfache Aufgabe zur Klassifizierung von binärem Text handelt, und nehmen vorerst nur den Trainingssplit.

from datasets import load_dataset

dataset = load_dataset("glue", "cola")
dataset = dataset["train"]  # Just take the training split for now

Als nächstes laden Sie einen Tokenizer und tokenisieren die Daten als NumPy-Arrays. Beachten Sie, dass die Beschriftungen bereits eine Liste von 0 und 1en sind, Wir können sie also ohne Tokenisierung direkt in ein NumPy-Array konvertieren!

from transformers import AutoTokenizer

tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("google-bert/bert-base-cased")
tokenized_data = tokenizer(dataset["text"], return_tensors="np", padding=True)
# Tokenizer returns a BatchEncoding, but we convert that to a dict for Keras
tokenized_data = dict(tokenized_data)

labels = np.array(dataset["label"])  # Label is already an array of 0 and 1

Schließlich laden, compile und fit Sie das Modell:

from transformers import TFAutoModelForSequenceClassification
from tensorflow.keras.optimizers import Adam

# Load and compile our model
model = TFAutoModelForSequenceClassification.from_pretrained("google-bert/bert-base-cased")
# Lower learning rates are often better for fine-tuning transformers
model.compile(optimizer=Adam(3e-5))

model.fit(tokenized_data, labels)

Dieser Ansatz eignet sich hervorragend für kleinere Datensätze, aber bei größeren Datensätzen kann er zu einem Problem werden. Warum? Weil das tokenisierte Array und die Beschriftungen vollständig in den Speicher geladen werden müssten, und weil NumPy nicht mit “gezackte” Arrays nicht verarbeiten kann, so dass jedes tokenisierte Sample auf die Länge des längsten Samples im gesamten Datensatz aufgefüllt werden müsste. Datensatzes aufgefüllt werden. Dadurch wird das Array noch größer, und all die aufgefüllten Token verlangsamen auch das Training!

Laden von Daten als tf.data.Dataset

Wenn Sie eine Verlangsamung des Trainings vermeiden wollen, können Sie Ihre Daten stattdessen als tf.data.Dataset laden. Sie können zwar Ihre eigene tf.data”-Pipeline schreiben können, wenn Sie wollen, haben wir zwei bequeme Methoden, um dies zu tun:

• prepare_tf_dataset(): Dies ist die Methode, die wir in den meisten Fällen empfehlen. Da es sich um eine Methode Ihres Modells ist, kann sie das Modell inspizieren, um automatisch herauszufinden, welche Spalten als Modelleingaben verwendet werden können, und verwirft die anderen, um einen einfacheren, leistungsfähigeren Datensatz zu erstellen.
• to_tf_dataset: Diese Methode ist eher auf niedriger Ebene angesiedelt und ist nützlich, wenn Sie genau kontrollieren wollen, wie Dataset erstellt wird, indem man genau angibt, welche columns und label_cols einbezogen werden sollen.

Bevor Sie prepare_tf_dataset() verwenden können, müssen Sie die Tokenizer-Ausgaben als Spalten zu Ihrem Datensatz hinzufügen, wie in dem folgenden Codebeispiel:

def tokenize_dataset(data):
    # Keys of the returned dictionary will be added to the dataset as columns
    return tokenizer(data["text"])


dataset = dataset.map(tokenize_dataset)

Denken Sie daran, dass Hugging Face-Datensätze standardmäßig auf der Festplatte gespeichert werden, so dass dies nicht zu einem erhöhten Arbeitsspeicherbedarf führen wird! Sobald die Spalten hinzugefügt wurden, können Sie Batches aus dem Datensatz streamen und zu jedem Batch Auffüllungen hinzufügen, was die Anzahl der Auffüllungs-Token im Vergleich zum Auffüllen des gesamten Datensatzes reduziert.

>>> tf_dataset = model.prepare_tf_dataset(dataset, batch_size=16, shuffle=True, tokenizer=tokenizer)

Beachten Sie, dass Sie im obigen Codebeispiel den Tokenizer an prepare_tf_dataset übergeben müssen, damit die Stapel beim Laden korrekt aufgefüllt werden können. Wenn alle Stichproben in Ihrem Datensatz die gleiche Länge haben und kein Auffüllen erforderlich ist, können Sie dieses Argument weglassen. Wenn Sie etwas Komplexeres als nur das Auffüllen von Stichproben benötigen (z. B. das Korrumpieren von Token für die maskierte Sprachmodellierung), können Sie das Argument Modellierung), können Sie stattdessen das Argument collate_fn verwenden, um eine Funktion zu übergeben, die aufgerufen wird, um die Liste von Stichproben in einen Stapel umwandelt und alle gewünschten Vorverarbeitungen vornimmt. Siehe unsere examples oder notebooks, um diesen Ansatz in Aktion zu sehen.

Sobald Sie einen tf.data.Dataset erstellt haben, können Sie das Modell wie zuvor kompilieren und anpassen:

model.compile(optimizer=Adam(3e-5))

model.fit(tf_dataset)

Trainer kümmert sich um die Trainingsschleife und ermöglicht die Feinabstimmung eines Modells in einer einzigen Codezeile. Für Benutzer, die es vorziehen, ihre eigene Trainingsschleife zu schreiben, können Sie auch eine Feinabstimmung eines 🤗 Transformers-Modells in nativem PyTorch vornehmen.

An diesem Punkt müssen Sie möglicherweise Ihr Notebook neu starten oder den folgenden Code ausführen, um etwas Speicher freizugeben:

del model
del pytorch_model
del trainer
torch.cuda.empty_cache()

Als Nächstes müssen Sie den Datensatz tokenized_dataset manuell nachbearbeiten, um ihn für das Training vorzubereiten.

1. Entfernen Sie die Spalte “Text”, da das Modell keinen Rohtext als Eingabe akzeptiert:

   Copied

   >>> tokenized_datasets = tokenized_datasets.remove_columns(["text"])

2. Benennen Sie die Spalte “Label” in “Labels” um, da das Modell erwartet, dass das Argument “Labels” genannt wird:

   Copied

   >>> tokenized_datasets = tokenized_datasets.rename_column("label", "labels")

3. Stellen Sie das Format des Datensatzes so ein, dass PyTorch-Tensoren anstelle von Listen zurückgegeben werden:

   Copied

   >>> tokenized_datasets.set_format("torch")

Erstellen Sie dann eine kleinere Teilmenge des Datensatzes, wie zuvor gezeigt, um die Feinabstimmung zu beschleunigen:

>>> small_train_dataset = tokenized_datasets["train"].shuffle(seed=42).select(range(1000))
>>> small_eval_dataset = tokenized_datasets["test"].shuffle(seed=42).select(range(1000))

DataLoader

Erstellen Sie einen DataLoader für Ihre Trainings- und Testdatensätze, damit Sie über die Datenstapel iterieren können:

>>> from torch.utils.data import DataLoader

>>> train_dataloader = DataLoader(small_train_dataset, shuffle=True, batch_size=8)
>>> eval_dataloader = DataLoader(small_eval_dataset, batch_size=8)

Laden Sie Ihr Modell mit der Anzahl der erwarteten Kennzeichnungen:

>>> from transformers import AutoModelForSequenceClassification

>>> model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained("google-bert/bert-base-cased", num_labels=5)

Optimierer und Lernratensteuerung

Erstellen Sie einen Optimierer und einen Scheduler für die Lernrate, um das Modell fein abzustimmen. Wir verwenden den Optimierer AdamW aus PyTorch:

>>> from torch.optim import AdamW

>>> optimizer = AdamW(model.parameters(), lr=5e-5)

Erstellen Sie den Standard-Lernratenplaner aus Trainer:

>>> from transformers import get_scheduler

>>> num_epochs = 3
>>> num_training_steps = num_epochs * len(train_dataloader)
>>> lr_scheduler = get_scheduler(
...     name="linear", optimizer=optimizer, num_warmup_steps=0, num_training_steps=num_training_steps
... )

Geben Sie schließlich device an, um einen Grafikprozessor zu verwenden, wenn Sie Zugang zu einem solchen haben. Andernfalls kann das Training auf einer CPU mehrere Stunden statt ein paar Minuten dauern.

>>> import torch

>>> device = torch.device("cuda") if torch.cuda.is_available() else torch.device("cpu")
>>> model.to(device)

Großartig, Sie sind bereit für das Training! 🥳

Trainingsschleife

Um Ihren Trainingsfortschritt zu verfolgen, verwenden Sie die tqdm Bibliothek, um einen Fortschrittsbalken über die Anzahl der Trainingsschritte hinzuzufügen:

>>> from tqdm.auto import tqdm

>>> progress_bar = tqdm(range(num_training_steps))

>>> model.train()
>>> for epoch in range(num_epochs):
...     for batch in train_dataloader:
...         batch = {k: v.to(device) for k, v in batch.items()}
...         outputs = model(**batch)
...         loss = outputs.loss
...         loss.backward()

...         optimizer.step()
...         lr_scheduler.step()
...         optimizer.zero_grad()
...         progress_bar.update(1)

Auswertung

Genauso wie Sie eine Bewertungsfunktion zu Trainer hinzugefügt haben, müssen Sie dasselbe tun, wenn Sie Ihre eigene Trainingsschleife schreiben. Aber anstatt die Metrik am Ende jeder Epoche zu berechnen und zu melden, werden Sie dieses Mal alle Stapel mit add_batch akkumulieren und die Metrik ganz am Ende berechnen.

>>> import evaluate

>>> metric = evaluate.load("accuracy")
>>> model.eval()
>>> for batch in eval_dataloader:
...     batch = {k: v.to(device) for k, v in batch.items()}
...     with torch.no_grad():
...         outputs = model(**batch)

...     logits = outputs.logits
...     predictions = torch.argmax(logits, dim=-1)
...     metric.add_batch(predictions=predictions, references=batch["labels"])

>>> metric.compute()