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快速上手 Hugging Face Transformers:完整模型微调训练步骤全攻略
发布日期:2024-10-17 14:08:26 浏览次数: 1546 来源:智能体AI


在自然语言处理(NLP)领域,模型微调(Fine-Tuning)是提升预训练模型在特定任务上表现的关键步骤。本文将详细介绍如何使用 Hugging Face Transformers 库进行模型微调训练,涵盖数据集下载、数据预处理、训练配置、评估、训练过程以及模型保存。我们将以 YelpReviewFull 数据集为例,逐步带您完成模型微调训练的整个过程。



一、数据集下载

1.1 获取 YelpReviewFull 数据集

YelpReviewFull 数据集是一个经典的情感分析数据集,包含了大量来自 Yelp 的评论。数据集从 Yelp Dataset Challenge 2015 数据中提取,主要用于文本分类任务,目标是预测评论的情感分数。数据集的评论主要用英语编写,适合进行情感分类研究。


1.2 数据集结构与实例

数据集包含两个主要字段:

  • text: 评论的文本内容。
  • label: 评论的情感标签,范围从 1 到 5。
例如,一个典型的数据点如下:
{'label': 0,'text': 'I got \'new\' tires from them and within two weeks got a flat...'}


1.3 数据拆分

数据集的总量为 700,000 条记录,其中包括 650,000 个训练样本和 50,000 个测试样本。在实际操作中,我们通常会将数据集随机拆分为训练集和测试集。例如,我们可以选择 130,000 个训练样本和 10,000 个测试样本用于模型训练和评估。


1.4 下载数据集代码

可以使用 Hugging Face 的 datasets 库来下载数据集:
from datasets import load_dataset
# 下载 YelpReviewFull 数据集dataset = load_dataset("yelp_review_full")


二、数据预处理

2.1 数据预处理步骤

下载数据集后,我们需要对文本数据进行预处理,以便于模型的训练。预处理包括将文本转换为模型可以接受的输入格式。通常,我们使用 Tokenizer 对文本进行编码,并进行填充(padding)和截断(truncation)。
以下代码展示了如何使用 BERT Tokenizer 对数据集进行预处理:
from transformers import AutoTokenizer
# 加载预训练的 BERT Tokenizertokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("bert-base-cased")
def tokenize_function(examples):"""使用 Tokenizer 对文本进行编码,并进行填充和截断"""return tokenizer(examples["text"], padding="max_length", truncation=True)
# 对数据集进行预处理tokenized_datasets = dataset.map(tokenize_function, batched=True)



2.2 数据抽样

在训练过程中,为了更好地控制训练过程,我们可以从数据集中抽样出一部分数据进行测试。例如,选择 1000 个样本进行小规模训练:
# 从数据集中抽样 1000 个训练样本small_train_dataset = tokenized_datasets["train"].shuffle(seed=42).select(range(1000))
# 从数据集中抽样 1000 个测试样本small_eval_dataset = tokenized_datasets["test"].shuffle(seed=42).select(range(1000))


三、训练评估指标设置

3.1 微调训练配置

在微调模型之前,我们需要配置训练参数,包括加载模型和设置训练超参数。以下代码展示了如何加载 BERT 模型,并为情感分类任务配置输出标签数量:
from transformers import AutoModelForSequenceClassification
# 加载 BERT 模型,并设置标签数量为 5(情感评分从 1 到 5)model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained("bert-base-cased", num_labels=5)


3.2 训练超参数配置(TrainingArguments)

我们使用 TrainingArguments 来配置训练超参数。这些参数包括训练批次大小、训练轮数、日志记录频率等。以下是一个示例配置:
from transformers import TrainingArguments
model_dir = "models/bert-base-cased-finetune-yelp"
# 配置训练参数training_args = TrainingArguments(output_dir=model_dir,# 模型保存路径per_device_train_batch_size=16,# 每个设备的训练批次大小num_train_epochs=5,# 训练轮数logging_steps=100# 每 100 步记录一次日志)


四、训练器基本介绍

4.1 训练指标评估

Hugging Face 提供了 evaluate 库来计算模型的评估指标。例如,我们可以使用准确率(accuracy)作为评估指标。以下代码展示了如何使用 evaluate 库计算模型的准确率:
import numpy as npimport evaluate
# 加载准确率指标metric = evaluate.load("accuracy")
def compute_metrics(eval_pred):"""计算准确率"""logits, labels = eval_predpredictions = np.argmax(logits, axis=-1)# 将 logits 转换为预测值    return metric.compute(predictions=predictions, references=labels)


4.2 训练器(Trainer)

Trainer 类是 Hugging Face 提供的用于训练和评估模型的工具。我们需要将模型、训练参数、数据集以及计算指标的函数传递给 Trainer:
from transformers import Trainer
# 实例化 Trainertrainer = Trainer(model=model,args=training_args,train_dataset=small_train_dataset,# 训练数据集eval_dataset=small_eval_dataset,# 验证数据集compute_metrics=compute_metrics # 计算指标的函数)


五、实战训练

5.1 训练过程中的指标监控

为了监控训练过程中的评估指标,我们可以配置 TrainingArguments 中的 evaluation_strategy 参数,以便在每个 epoch 结束时报告评估指标:
# 更新训练参数配置training_args = TrainingArguments(output_dir=model_dir,evaluation_strategy="epoch",# 每个 epoch 结束时进行评估per_device_train_batch_size=16,num_train_epochs=3,logging_steps=30# 每 30 步记录一次日志)


5.2 开始训练

使用 Trainer 类的 train 方法开始训练模型:
# 开始训练trainer.train()


5.3 使用 nvidia-smi 监控 GPU 使用

在训练过程中,使用 nvidia-smi 命令监控 GPU 的使用情况,以确保训练过程的高效进行:

watch -n 1 nvidia-smi


六、模型保存

6.1 保存模型和训练状态

训练完成后,我们需要保存模型及其训练状态,以便后续加载和使用:
# 保存训练后的模型trainer.save_model(model_dir)
# 保存训练状态trainer.save_state()
通过 trainer.save_model 方法保存模型,您可以使用 from_pretrained() 方法重新加载模型。trainer.save_state() 方法保存训练状态,便于后续继续训练或评估。


七、完整代码汇总

下面是包含所有步骤的完整代码示例:
# 导入必要的库from datasets import load_datasetfrom transformers import AutoTokenizer, AutoModelForSequenceClassification, TrainingArguments, Trainerimport numpy as npimport evaluate
# 数据集下载dataset = load_dataset("yelp_review_full")
# 数据预处理tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("bert-base-cased")
def tokenize_function(examples):"""使用 Tokenizer 对文本进行编码,并进行填充和截断"""return tokenizer(examples["text"], padding="max_length", truncation=True)
tokenized_datasets = dataset.map(tokenize_function, batched=True)
# 数据抽样small_train_dataset = tokenized_datasets["train"].shuffle(seed=42).select(range(1000))small_eval_dataset = tokenized_datasets["test"].shuffle(seed=42).select(range(1000))
# 模型加载与训练配置model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained("bert-base-cased", num_labels=5)
model_dir = "models/bert-base-cased-finetune-yelp"
training_args = TrainingArguments(output_dir=model_dir,per_device_train_batch_size=16,num_train_epochs=5,logging_steps=100)
# 指标评估metric = evaluate.load("accuracy")
def compute_metrics(eval_pred):"""计算准确率"""logits, labels = eval_predpredictions = np.argmax(logits, axis=-1)return metric.compute(predictions=predictions, references=labels)
# 实例化 Trainertrainer = Trainer(model=model,args=training_args,train_dataset=small_train_dataset,eval_dataset=small_eval_dataset,compute_metrics=compute_metrics)
# 开始训练trainer.train()
# 监控 GPU 使用# 使用命令行工具: watch -n 1 nvidia-smi
# 保存模型和训练状态trainer.save_model(model_dir)trainer.save_state()

八、总结

本文详细介绍了使用 Hugging Face Transformers 库进行模型微调训练的完整流程,包括数据集下载、数据预处理、训练配置、评估、训练过程和模型保存等步骤。希望这些信息能帮助您更好地进行模型微调,提高模型在特定任务上的表现。



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