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PyTorch教程15.7之詞的相似性和類比

2074048 2023-06-05 | pdf | 0.10 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

在15.4 節(jié)中，我們在一個小數據集上訓練了一個 word2vec 模型，并將其應用于為輸入詞尋找語義相似的詞。在實踐中，在大型語料庫上預訓練的詞向量可以應用于下游的自然語言處理任務，這將在第 16 節(jié)后面介紹。為了以直接的方式展示來自大型語料庫的預訓練詞向量的語義，讓我們將它們應用到詞相似度和類比任務中。

						import os
import torch
from torch import nn
from d2l import torch as d2l

						 

						import os
from mxnet import np, npx
from d2l import mxnet as d2l

npx.set_np()

15.7.1。加載預訓練詞向量

下面列出了維度為 50、100 和 300 的預訓練 GloVe 嵌入，可以從GloVe 網站下載。預訓練的 fastText 嵌入有多種語言版本。這里我們考慮一個可以從fastText 網站下載的英文版本（300 維“wiki.en”）。

							#@save
d2l.DATA_HUB['glove.6b.50d'] = (d2l.DATA_URL + 'glove.6B.50d.zip',
                '0b8703943ccdb6eb788e6f091b8946e82231bc4d')

#@save
d2l.DATA_HUB['glove.6b.100d'] = (d2l.DATA_URL + 'glove.6B.100d.zip',
                 'cd43bfb07e44e6f27cbcc7bc9ae3d80284fdaf5a')

#@save
d2l.DATA_HUB['glove.42b.300d'] = (d2l.DATA_URL + 'glove.42B.300d.zip',
                 'b5116e234e9eb9076672cfeabf5469f3eec904fa')

#@save
d2l.DATA_HUB['wiki.en'] = (d2l.DATA_URL + 'wiki.en.zip',
              'c1816da3821ae9f43899be655002f6c723e91b88')

							 

							#@save
d2l.DATA_HUB['glove.6b.50d'] = (d2l.DATA_URL + 'glove.6B.50d.zip',
                '0b8703943ccdb6eb788e6f091b8946e82231bc4d')

#@save
d2l.DATA_HUB['glove.6b.100d'] = (d2l.DATA_URL + 'glove.6B.100d.zip',
                 'cd43bfb07e44e6f27cbcc7bc9ae3d80284fdaf5a')

#@save
d2l.DATA_HUB['glove.42b.300d'] = (d2l.DATA_URL + 'glove.42B.300d.zip',
                 'b5116e234e9eb9076672cfeabf5469f3eec904fa')

#@save
d2l.DATA_HUB['wiki.en'] = (d2l.DATA_URL + 'wiki.en.zip',
              'c1816da3821ae9f43899be655002f6c723e91b88')

							 

為了加載這些預訓練的 GloVe 和 fastText 嵌入，我們定義了以下TokenEmbedding類。

							#@save
class TokenEmbedding:
  """Token Embedding."""
  def __init__(self, embedding_name):
    self.idx_to_token, self.idx_to_vec = self._load_embedding(
      embedding_name)
    self.unknown_idx = 0
    self.token_to_idx = {token: idx for idx, token in
               enumerate(self.idx_to_token)}

  def _load_embedding(self, embedding_name):
    idx_to_token, idx_to_vec = [''], []
    data_dir = d2l.download_extract(embedding_name)
    # GloVe website: https://nlp.stanford.edu/projects/glove/
    # fastText website: https://fasttext.cc/
    with open(os.path.join(data_dir, 'vec.txt'), 'r') as f:
      for line in f:
        elems = line.rstrip().split(' ')
        token, elems = elems[0], [float(elem) for elem in elems[1:]]
        # Skip header information, such as the top row in fastText
        if len(elems) > 1:
          idx_to_token.append(token)
          idx_to_vec.append(elems)
    idx_to_vec = [[0] * len(idx_to_vec[0])] + idx_to_vec
    return idx_to_token, torch.tensor(idx_to_vec)

  def __getitem__(self, tokens):
    indices = [self.token_to_idx.get(token, self.unknown_idx)
          for token in tokens]
    vecs = self.idx_to_vec[torch.tensor(indices)]
    return vecs

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

							 

							#@save
class TokenEmbedding:
  """Token Embedding."""
  def __init__(self, embedding_name):
    self.idx_to_token, self.idx_to_vec = self._load_embedding(
      embedding_name)
    self.unknown_idx = 0
    self.token_to_idx = {token: idx for idx, token in
               enumerate(self.idx_to_token)}

  def _load_embedding(self, embedding_name):
    idx_to_token, idx_to_vec = [''], []
    data_dir = d2l.download_extract(embedding_name)
    # GloVe website: https://nlp.stanford.edu/projects/glove/
    # fastText website: https://fasttext.cc/
    with open(os.path.join(data_dir, 'vec.txt'), 'r') as f:
      for line in f:
        elems = line.rstrip().split(' ')
        token, elems = elems[0], [float(elem) for elem in elems[1:]]
        # Skip header information, such as the top row in fastText
        if len(elems) > 1:
          idx_to_token.append(token)
          idx_to_vec.append(elems)
    idx_to_vec = [[0] * len(idx_to_vec[0])] + idx_to_vec
    return idx_to_token, np.array(idx_to_vec)

  def __getitem__(self, tokens):
    indices = [self.token_to_idx.get(token, self.unknown_idx)
          for token in tokens]
    vecs = self.idx_to_vec[np.array(indices)]
    return vecs

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

							 

下面我們加載 50 維 GloVe 嵌入（在維基百科子集上預訓練）。創(chuàng)建TokenEmbedding實例時，如果尚未下載指定的嵌入文件，則必須下載。

							glove_6b50d = TokenEmbedding('glove.6b.50d')

							 

							Downloading ../data/glove.6B.50d.zip from http://d2l-data.s3-accelerate.amazonaws.com/glove.6B.50d.zip...

						

							glove_6b50d = TokenEmbedding('glove.6b.50d')

							 

							Downloading ../data/glove.6B.50d.zip from http://d2l-data.s3-accelerate.amazonaws.com/glove.6B.50d.zip...

						

輸出詞匯量。詞匯表包含 400000 個單詞（標記）和一個特殊的未知標記。

							len(glove_6b50d)

							 

							len(glove_6b50d)

							 

我們可以獲得一個詞在詞匯表中的索引，反之亦然。

							glove_6b50d.token_to_idx['beautiful'], glove_6b50d.idx_to_token[3367]

							 

							(3367, 'beautiful')

						

							glove_6b50d.token_to_idx['beautiful'], glove_6b50d.idx_to_token[3367]

							 

							(3367, 'beautiful')

						

15.7.2。應用預訓練詞向量

使用加載的 GloVe 向量，我們將通過將它們應用于以下單詞相似性和類比任務來演示它們的語義。

15.7.2.1。詞相似度

與第 15.4.3 節(jié)類似，為了根據詞向量之間的余弦相似度為輸入詞找到語義相似的詞，我們實現以下knn （k-最近的鄰居）功能。

								def knn(W, x, k):
  # Add 1e-9 for numerical stability
  cos = torch.mv(W, x.reshape(-1,)) / (
    torch.sqrt(torch.sum(W * W, axis=1) + 1e-9) *
    torch.sqrt((x * x).sum()))
  _, topk = torch.topk(cos, k=k)
  return topk, [cos[int(i)] for i in topk]

								 

								def knn(W, x, k):
  # Add 1e-9 for numerical stability
  cos = np.dot(W, x.reshape(-1,)) / (
    np.sqrt(np.sum(W * W, axis=1) + 1e-9) * np
							