逐块地构建标记器
正如我们在前几节中看到的,标记化包括几个步骤:
- 规范化(任何认为必要的文本清理,例如删除空格或重音符号、Unicode 规范化等)
- 预标记化(将输入拆分为单词)
- 通过模型处理输入(使用预先拆分的词来生成一系列标记)
- 后处理(添加标记器的特殊标记,生成注意力掩码和标记类型 ID)
提醒一下,这里再看一下整个过程
🤗 Tokenizers 库旨在为每个步骤提供多个选项,您可以将它们混合和匹配在一起。在本节中,我们将看到如何从头开始构建标记器,而不是像我们第二节 2那样从旧的标记器训练新的标记器.然后,您将能够构建您能想到的任何类型的标记器!
更准确地说,该库是围绕一个中央“Tokenizer”类构建的,构建这个类的每一部分可以在子模块的列表中重新组合:
normalizers
包含你可以使用的所有可能的Normalizer类型(完整列表在这里)。pre_tokenizesr
包含您可以使用的所有可能的PreTokenizer类型(完整列表在这里)。models
包含您可以使用的各种类型的Model,如BPE、WordPiece和Unigram(完整列表在这里)。trainers
包含所有不同类型的 trainer,你可以使用一个语料库训练你的模型(每种模型一个;完整列表在这里)。post_processors
包含你可以使用的各种类型的PostProcessor(完整列表在这里)。decoders
包含各种类型的Decoder,可以用来解码标记化的输出(完整列表在这里)。
您可以在这里找到完整的模块列表。
获取语料库
为了训练我们的新标记器,我们将使用一个小的文本语料库(因此示例运行得很快)。获取语料库的步骤与我们在[在这章的开始]((/course/chapter6/2)那一小节,但这次我们将使用WikiText-2数据集:
from datasets import load_dataset
dataset = load_dataset("wikitext", name="wikitext-2-raw-v1", split="train")
def get_training_corpus():
for i in range(0, len(dataset), 1000):
yield dataset[i : i + 1000]["text"]
get_training_corpus() 函数是一个生成器,每次调用的时候将产生 1,000 个文本,我们将用它来训练标记器。
🤗 Tokenizers 也可以直接在文本文件上进行训练。以下是我们如何生成一个文本文件,其中包含我们可以在本地使用的来自 WikiText-2 的所有文本/输入:
with open("wikitext-2.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
for i in range(len(dataset)):
f.write(dataset[i]["text"] + "\n")
接下来,我们将向您展示如何逐块构建您自己的 BERT、GPT-2 和 XLNet 标记器。这将为我们提供三个主要标记化算法的示例:WordPiece、BPE 和 Unigram。让我们从 BERT 开始吧!
从头开始构建 WordPiece 标记器
要使用 🤗 Tokenizers 库构建标记器,我们首先使用model实例化一个 Tokenizer 对象与 ,然后将 normalizer , pre_tokenizer , post_processor , 和 decoder 属性设置成我们想要的值。
对于这个例子,我们将创建一个 Tokenizer 使用 WordPiece 模型:
from tokenizers import (
decoders,
models,
normalizers,
pre_tokenizers,
processors,
trainers,
Tokenizer,
)
tokenizer = Tokenizer(models.WordPiece(unk_token="[UNK]"))
我们必须指定 unk_token 这样模型才知道当它遇到以前没有见过的字符时要返回什么。我们可以在此处设置的其他参数包括我们模型的vocab(字典)(我们将训练模型,所以我们不需要设置它)和 max_input_chars_per_word 即每个单词的最大长度(比传递的值长的单词将被拆分)
标记化的第一步是规范化,所以让我们从它开始。 由于 BERT 被广泛使用,所以有一个可以使用的 BertNormalizer
,我们可以为 BERT 设置经典的选项:lowercase(小写)
和 strip_accents(去除音调)
,不言自明; clean_text
删除所有控制字符并将重复的空格替换为一个; 和 handle_chinese_chars
,在汉字周围放置空格。 要实现 bert-base-uncased
,我们可以这样设置这个规范器:
tokenizer.normalizer = normalizers.BertNormalizer(lowercase=True)
然而,一般来说,在构建新的标记器时,您可以使用已经在 🤗 Tokenizers库中实现的非常方便的normalizer——所以让我们看看如何手动创建 BERT normalizer。 该库提供了一个“Lowercase(小写)”的normalizer和一个“StripAccents”的normalizer,您可以使用“序列”组合多个normalizer:
tokenizer.normalizer = normalizers.Sequence(
[normalizers.NFD(), normalizers.Lowercase(), normalizers.StripAccents()]
)
我们也在使用 NFD Unicode normalizer,否则 StripAccents normalizer 无法正确识别带重音的字符,因此没办法删除它们。
正如我们之前看到的,我们可以使用 normalize 的 normalize_str() 方法查看它对给定文本的影响:
print(tokenizer.normalizer.normalize_str("Héllò hôw are ü?"))
hello how are u?
更进一步如果您在包含 unicode 字符的字符串上测试先前normalizers的两个版本,您肯定会注意到这两个normalizers并不完全等效。
为了不过度使用 normalizers.Sequence
使版本过于复杂,我们没有包含当 clean_text
参数设置为 True
时 BertNormalizer
需要的正则表达式替换 - 这是默认行为。 但不要担心:通过在normalizer序列中添加两个 normalizers.Replace
可以在不使用方便的 BertNormalizer
的情况下获得完全相同的规范化。
接下来是预标记步骤。 同样,我们可以使用一个预构建的“BertPreTokenizer”:
tokenizer.pre_tokenizer = pre_tokenizers.BertPreTokenizer()
或者我们可以从头开始构建它:
tokenizer.pre_tokenizer = pre_tokenizers.Whitespace()
请注意,Whitespace
预标记器会在空格和所有非字母、数字或下划线字符的字符上进行拆分,因此在本次的例子中上会根据空格和标点符号进行拆分:
tokenizer.pre_tokenizer.pre_tokenize_str("Let's test my pre-tokenizer.")
[('Let', (0, 3)), ("'", (3, 4)), ('s', (4, 5)), ('test', (6, 10)), ('my', (11, 13)), ('pre', (14, 17)),
('-', (17, 18)), ('tokenizer', (18, 27)), ('.', (27, 28))]
如果您只想在空白处进行拆分,则应使用 WhitespaceSplit 代替预标记器:
pre_tokenizer = pre_tokenizers.WhitespaceSplit()
pre_tokenizer.pre_tokenize_str("Let's test my pre-tokenizer.")
[("Let's", (0, 5)), ('test', (6, 10)), ('my', (11, 13)), ('pre-tokenizer.', (14, 28))]
像normalizers一样,您可以使用 Sequence 组成几个预标记器:
pre_tokenizer = pre_tokenizers.Sequence(
[pre_tokenizers.WhitespaceSplit(), pre_tokenizers.Punctuation()]
)
pre_tokenizer.pre_tokenize_str("Let's test my pre-tokenizer.")
[('Let', (0, 3)), ("'", (3, 4)), ('s', (4, 5)), ('test', (6, 10)), ('my', (11, 13)), ('pre', (14, 17)),
('-', (17, 18)), ('tokenizer', (18, 27)), ('.', (27, 28))]
标记化管道的下一步是输入给模型。我们已经在初始化中指定了我们的模型,但我们仍然需要训练它,这将需要一个 WordPieceTrainer .在 🤗 Tokenizers 中实例化训练器时要记住的主要事情是,您需要将您打算使用的所有特殊标记传递给它 - 否则它不会将它们添加到词汇表中,因为它们不在训练语料库中:
special_tokens = ["[UNK]", "[PAD]", "[CLS]", "[SEP]", "[MASK]"]
trainer = trainers.WordPieceTrainer(vocab_size=25000, special_tokens=special_tokens)
以及指定 vocab_size(词典大小) 和 special_tokens(特殊的标记) ,我们可以设置 min_frequency (记号必须出现在词汇表中的次数)或更改 continuing_subword_prefix (如果我们想使用与 ##指代存在与字词相同的前缀 )。
要使用我们之前定义的迭代器训练我们的模型,我们只需要执行以下命令:
tokenizer.train_from_iterator(get_training_corpus(), trainer=trainer)
我们还可以使用文本文件来训练我们的标记器,它看起来像这样(我们需要先初始化一个空的 WordPiece ):
tokenizer.model = models.WordPiece(unk_token="[UNK]")
tokenizer.train(["wikitext-2.txt"], trainer=trainer)
在这两种情况下,我们都可以通过调用文本来测试标记器 encode() 方法:
encoding = tokenizer.encode("Let's test this tokenizer.")
print(encoding.tokens)
['let', "'", 's', 'test', 'this', 'tok', '##eni', '##zer', '.']
这个 encoding 获得的是一个 Encoding对象 ,它的属性中包含标记器的所有必要输出: ids , type_ids , tokens , offsets , attention_mask , special_tokens_mask , 和 overflowing .
标记化管道的最后一步是后处理。我们需要添加 [CLS] 开头的标记和 [SEP] 标记在末尾(或在每个句子之后,如果我们有一对句子)。我们将使用一个 TemplateProcessor 为此,但首先我们需要知道 [CLS] 和 [SEP] 在词汇表中的ID:
cls_token_id = tokenizer.token_to_id("[CLS]")
sep_token_id = tokenizer.token_to_id("[SEP]")
print(cls_token_id, sep_token_id)
(2, 3)
为了给 TemplateProcessor 编写模板,我们必须指定如何处理单个句子和一对句子。对于两者,我们都编写了我们想要使用的特殊标记;第一个(或单个)句子表示为 $A ,而第二个句子(如果对一对进行编码)表示为 $B .对于这些特殊标记和句子,我们还需要使用在冒号后指定相应的标记类型 ID。
因此经典的 BERT 模板定义如下:
tokenizer.post_processor = processors.TemplateProcessing(
single=f"[CLS]:0 $A:0 [SEP]:0",
pair=f"[CLS]:0 $A:0 [SEP]:0 $B:1 [SEP]:1",
special_tokens=[("[CLS]", cls_token_id), ("[SEP]", sep_token_id)],
)
请注意,我们需要传递特殊标记的 ID,以便标记器可以正确地将特殊标记转换为它们的 ID。
添加后,我们之前的示例将输出出:
encoding = tokenizer.encode("Let's test this tokenizer.")
print(encoding.tokens)
['[CLS]', 'let', "'", 's', 'test', 'this', 'tok', '##eni', '##zer', '.', '[SEP]']
在一对句子中,我们得到了正确的结果:
encoding = tokenizer.encode("Let's test this tokenizer...", "on a pair of sentences.")
print(encoding.tokens)
print(encoding.type_ids)
['[CLS]', 'let', "'", 's', 'test', 'this', 'tok', '##eni', '##zer', '...', '[SEP]', 'on', 'a', 'pair', 'of', 'sentences', '.', '[SEP]']
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]
我们几乎从头开始构建了这个标记器——但是还有最后一步是指定一个解码器:
tokenizer.decoder = decoders.WordPiece(prefix="##")
让我们测试一下我们之前的 encoding :
tokenizer.decode(encoding.ids)
"let's test this tokenizer... on a pair of sentences."
很好!我们可以将标记器保存在一个 JSON 文件中,如下所示:
tokenizer.save("tokenizer.json")
然后我们可以使用from_file() 方法从该文件里重新加载 Tokenizer 对象:
new_tokenizer = Tokenizer.from_file("tokenizer.json")
要在 🤗 Transformers 中使用这个标记器,我们必须将它包裹在一个 PreTrainedTokenizerFast 类中。我们可以使用泛型类,或者,如果我们的标记器对应于现有模型,则使用该类(例如这里的 BertTokenizerFast )。如果您应用本课来构建全新的标记器,则必须使用第一个选项。
要将标记器包装在 PreTrainedTokenizerFast
类中,我们可以将我们构建的标记器作为tokenizer_object
传递,或者将我们保存为tokenizer_file
的标记器文件传递。 要记住的关键是我们必须手动设置所有特殊标记,因为该类无法从 tokenizer
对象推断出哪个标记是掩码标记、[CLS]
标记等:
from transformers import PreTrainedTokenizerFast
wrapped_tokenizer = PreTrainedTokenizerFast(
tokenizer_object=tokenizer,
# tokenizer_file="tokenizer.json", # You can load from the tokenizer file, alternatively
unk_token="[UNK]",
pad_token="[PAD]",
cls_token="[CLS]",
sep_token="[SEP]",
mask_token="[MASK]",
)
如果您使用特定的标记器类(例如 BertTokenizerFast ),您只需要指定与默认标记不同的特殊标记(此处没有):
from transformers import BertTokenizerFast
wrapped_tokenizer = BertTokenizerFast(tokenizer_object=tokenizer)
然后,您可以像使用任何其他 🤗 Transformers 标记器一样使用此标记器。你可以用 save_pretrained() 方法,或使用 push_to_hub() 方法。
现在我们已经了解了如何构建 WordPiece 标记器,让我们对 BPE 标记器进行同样的操作。因为您已经知道了所有步骤,所以我们会进行地更快一点,并且只突出展示两者不一样的地方。
从头开始构建 BPE 标记器
现在让我们构建一个 GPT-2 标记器。与 BERT 标记器一样,我们首先使用 Tokenizer 初始化一个BPE 模型:
tokenizer = Tokenizer(models.BPE())
和 BERT 一样,如果我们有一个词汇表,我们可以用一个词汇表来初始化这个模型(在这种情况下,我们需要传递 vocab
和 merges
),但是由于我们将从头开始训练,所以我们不需要这样去做。 我们也不需要指定“unk_token”,因为 GPT-2 使用的字节级 BPE,不需要“unk_token”。
GPT-2 不使用归一化器,因此我们跳过该步骤并直接进入预标记化:
tokenizer.pre_tokenizer = pre_tokenizers.ByteLevel(add_prefix_space=False)
我们在此处添加到 ByteLevel
的选项是不在句子开头添加空格(默认为ture)。 我们可以看一下使用这个标记器对之前示例文本的预标记:
tokenizer.pre_tokenizer.pre_tokenize_str("Let's test pre-tokenization!")
[('Let', (0, 3)), ("'s", (3, 5)), ('Ġtest', (5, 10)), ('Ġpre', (10, 14)), ('-', (14, 15)),
('tokenization', (15, 27)), ('!', (27, 28))]
接下来是需要训练的模型。对于 GPT-2,唯一的特殊标记是文本结束标记:
trainer = trainers.BpeTrainer(vocab_size=25000, special_tokens=["<|endoftext|>"])
tokenizer.train_from_iterator(get_training_corpus(), trainer=trainer)
与 WordPieceTrainer
以及 vocab_size
和 special_tokens
一样,我们可以指定 min_frequency
如果我们愿意,或者如果我们有一个词尾后缀(如 </w>
),我们可以使用 end_of_word_suffix
设置它。
这个标记器也可以在文本文件上训练:
tokenizer.model = models.BPE()
tokenizer.train(["wikitext-2.txt"], trainer=trainer)
让我们看一下示例文本的标记化后的结果:
encoding = tokenizer.encode("Let's test this tokenizer.")
print(encoding.tokens)
['L', 'et', "'", 's', 'Ġtest', 'Ġthis', 'Ġto', 'ken', 'izer', '.']
我们对 GPT-2 标记器添加字节级后处理,如下所示:
tokenizer.post_processor = processors.ByteLevel(trim_offsets=False)
trim_offsets = False
选项指示我们应该保留以 ‘Ġ’ 开头的标记的偏移量:这样偏移量的开头将指向单词之前的空格,而不是第一个单词的字符(因为空格在技术上是标记的一部分)。 让我们看看我们刚刚编码的文本的结果,其中 'Ġtest'
是索引第 4 处的标记:
sentence = "Let's test this tokenizer."
encoding = tokenizer.encode(sentence)
start, end = encoding.offsets[4]
sentence[start:end]
' test'
最后,我们添加一个字节级解码器:
tokenizer.decoder = decoders.ByteLevel()
我们可以仔细检查它是否正常工作:
tokenizer.decode(encoding.ids)
"Let's test this tokenizer."
很好!现在我们完成了,我们可以像以前一样保存标记器,并将它包装在一个 PreTrainedTokenizerFast 或者 GPT2TokenizerFast 如果我们想在 🤗 Transformers中使用它:
from transformers import PreTrainedTokenizerFast
wrapped_tokenizer = PreTrainedTokenizerFast(
tokenizer_object=tokenizer,
bos_token="<|endoftext|>",
eos_token="<|endoftext|>",
)
或者:
from transformers import GPT2TokenizerFast
wrapped_tokenizer = GPT2TokenizerFast(tokenizer_object=tokenizer)
作为最后一个示例,我们将向您展示如何从头开始构建 Unigram 标记器。
从头开始构建 Unigram 标记器
现在让我们构建一个 XLNet 标记器。与之前的标记器一样,我们首先使用 Unigram 模型初始化一个 Tokenizer :
tokenizer = Tokenizer(models.Unigram())
同样,如果我们有词汇表,我们可以用词汇表初始化这个模型。
对于标准化,XLNet 使用了一些替换的方法(来自 SentencePiece):
from tokenizers import Regex
tokenizer.normalizer = normalizers.Sequence(
[
normalizers.Replace("``", '"'),
normalizers.Replace("''", '"'),
normalizers.NFKD(),
normalizers.StripAccents(),
normalizers.Replace(Regex(" {2,}"), " "),
]
)
这会取代 “ 和 ” 和 ” 以及任何两个或多个空格与单个空格的序列,以及删除文本中的重音以进行标记。
用于任何 SentencePiece 标记器的预标记器是 Metaspace
:
tokenizer.pre_tokenizer = pre_tokenizers.Metaspace()
我们可以像以前一样查看示例文本的预标记化:
tokenizer.pre_tokenizer.pre_tokenize_str("Let's test the pre-tokenizer!")
[("▁Let's", (0, 5)), ('▁test', (5, 10)), ('▁the', (10, 14)), ('▁pre-tokenizer!', (14, 29))]
接下来是需要训练的模型。 XLNet 有不少特殊的标记:
special_tokens = ["<cls>", "<sep>", "<unk>", "<pad>", "<mask>", "<s>", "</s>"]
trainer = trainers.UnigramTrainer(
vocab_size=25000, special_tokens=special_tokens, unk_token="<unk>"
)
tokenizer.train_from_iterator(get_training_corpus(), trainer=trainer)
不要忘记UnigramTrainer
的一个非常重要的参数是unk_token
。 我们还可以传递特定于 Unigram 算法的其他参数,例如删除标记的每个步骤的“shrinking_factor(收缩因子)”(默认为 0.75)或指定给定标记的最大长度的“max_piece_length”(默认为 16) .
这个标记器也可以在文本文件上训练:
tokenizer.model = models.Unigram()
tokenizer.train(["wikitext-2.txt"], trainer=trainer)
让我们看一下示例文本的标记化后的结果:
encoding = tokenizer.encode("Let's test this tokenizer.")
print(encoding.tokens)
['▁Let', "'", 's', '▁test', '▁this', '▁to', 'ken', 'izer', '.']
A peculiarity of XLNet is that it puts the <cls>
token at the end of the sentence, with a type ID of 2 (to distinguish it from the other tokens). It’s padding on the left, as a result. We can deal with all the special tokens and token type IDs with a template, like for BERT, but first we have to get the IDs of the <cls>
and <sep>
tokens:
XLNet 的一个特点是它将<cls>
标记放在句子的末尾,类型ID 为2(以将其与其他标记区分开来)。它会将结果填充在左侧。 我们可以使用模板处理所有特殊标记和标记类型 ID,例如 BERT,但首先我们必须获取 <cls>
和 <sep>
标记的 ID:
cls_token_id = tokenizer.token_to_id("<cls>")
sep_token_id = tokenizer.token_to_id("<sep>")
print(cls_token_id, sep_token_id)
0 1
模板如下所示:
tokenizer.post_processor = processors.TemplateProcessing(
single="$A:0 <sep>:0 <cls>:2",
pair="$A:0 <sep>:0 $B:1 <sep>:1 <cls>:2",
special_tokens=[("<sep>", sep_token_id), ("<cls>", cls_token_id)],
)
我们可以通过编码一对句子来测试它的工作原理:
encoding = tokenizer.encode("Let's test this tokenizer...", "on a pair of sentences!")
print(encoding.tokens)
print(encoding.type_ids)
['▁Let', "'", 's', '▁test', '▁this', '▁to', 'ken', 'izer', '.', '.', '.', '<sep>', '▁', 'on', '▁', 'a', '▁pair',
'▁of', '▁sentence', 's', '!', '<sep>', '<cls>']
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2]
最后,我们添加一个 Metaspace 解码器:
tokenizer.decoder = decoders.Metaspace()
我们完成了这个标记器! 我们可以像以前一样保存标记器,如果我们想在 🤗 Transformers 中使用它,可以将它包装在 PreTrainedTokenizerFast
或 XLNetTokenizerFast
中。 使用 PreTrainedTokenizerFast
时要注意的一件事是,我们需要告诉🤗 Transformers 库应该在左侧填充特殊标记:
from transformers import PreTrainedTokenizerFast
wrapped_tokenizer = PreTrainedTokenizerFast(
tokenizer_object=tokenizer,
bos_token="<s>",
eos_token="</s>",
unk_token="<unk>",
pad_token="<pad>",
cls_token="<cls>",
sep_token="<sep>",
mask_token="<mask>",
padding_side="left",
)
或者:
from transformers import XLNetTokenizerFast
wrapped_tokenizer = XLNetTokenizerFast(tokenizer_object=tokenizer)
现在您已经了解了如何使用各种构建块来构建现有的标记器,您应该能够使用 🤗 tokenizer库编写您想要的任何标记器,并能够在 🤗 Transformers中使用它。