【NLP | 自然语言处理】BERT Prompt文本分类（含源代码）

我就是我 2023-09-27 19:45 114阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、Prompt 介绍
 *  二、BERT 与 Prompt 使用
 *  三、Prompt 搜索方法
 *  四、Prompt 方法局限性
 *  五、案例：Prompt 文本分类
 *   *  5.1 步骤1：定义模型
     *  5.2 步骤2：定义数据集
     *  5.3 步骤3：对文本加入Prompt
     *  5.4 步骤4：模型训练与预测

## 一、Prompt 介绍 ##

Prompt 是 NLP 的一个新领域。在 Prompt 中任务的描述被嵌入到输入中，提供了一种新的方式来控制机器学习模型输出。

Prompt 是利用预训练语言模型在大量文本数据上获得的知识，来解决各种下游任务。Prompt 的优势是它可以减少或者避免对预训练模型进行微调，节省计算资源和时间，同时保持或者提高模型的性能和泛化能力。

Prompt 的方法是根据不同的任务和数据，设计合适的输入格式，包括问题，上下文，前缀，后缀，分隔符等。

## 二、BERT 与 Prompt 使用 ##

Prompt 可用于提高 BERT 的句子表示能力，通过在 BERT 的输入中加入一些特定的词语作为 Prompt，引导 BERT 生成更好的句子向量：

*  方法1：在句子的开头或结尾加入 Prompt；
 *  方法2：在句子的中间加入 Prompt。

## 三、Prompt 搜索方法 ##

Prompt 的搜索方法找到最优的 Prompt，能最大化 BERT 表示能力的 Prompt。目前有三种主要的搜索方法：

*  随机搜索：随机生成一些 Prompt，然后用它们作为 BERT 的输入，计算 BERT 的输出向量与目标向量的相似度，选择相似度最高的 Prompt 作为最优的 Prompt。
 *  贪心搜索：从一个空的 Prompt 开始，每次在 Prompt 的末尾加入一个词，然后用它作为 BERT 的输入，计算 BERT 的输出向量与目标向量的相似度，选择相似度最高的词作为 Prompt 的一部分，直到达到一个预设的长度或者相似度阈值。
 *  强化学习搜索：将 Prompt 的生成视为一个序列决策问题，使用强化学习的算法，来优化一个策略网络，根据一个奖励函数来更新网络的参数。

## 四、Prompt 方法局限性 ##

BERT + Prompt 的优势是能够利用 Prompt 来引导 BERT 生成更好的句子向量，从而提高句子表示的质量和多样性。

句子相似度，文本分类，文本检索等，BERT + Prompt 可能会比原始 BERT 模型有效。文本生成的任务，如文本摘要，文本复述，文本续写等，BERT + Prompt 可能不一定比原始 BERT 模型有效。

Prompt 适合进行多任务进行建模，比如多个文本任务一起进行训练。因此在单个任务中，Prompt 并不会增加模型精度。在现有文本分类比赛中暂时还没看到 Prompt 的使用案例。

## 五、案例：Prompt 文本分类 ##

输入文本：

It was [mask]. 文本输入样例

将 \[MASK\] 输出接全连接层，进行分类。

### 5.1 步骤1：定义模型 ###

class Bert_Model(nn.Module):
        def __init__(self,  bert_path ,config_file ):
            super(Bert_Model, self).__init__()
            self.bert = BertForMaskedLM.from_pretrained(bert_path,config=config_file)  # 加载预训练模型权重
     
     
        def forward(self, input_ids, attention_mask, token_type_ids):
            outputs = self.bert(input_ids, attention_mask, token_type_ids) #masked LM 输出的是 mask的值 对应的ids的概率 ，输出 会是词表大小，里面是概率 
            logit = outputs[0]  # 池化后的输出 [bs, config.hidden_size]
    
            return logit

### 5.2 步骤2：定义数据集 ###

class MyDataSet(Data.Dataset):
        def __init__(self, sen , mask , typ ,label ):
            super(MyDataSet, self).__init__()
            self.sen = torch.tensor(sen,dtype=torch.long)
            self.mask = torch.tensor(mask,dtype=torch.long)
            self.typ =torch.tensor( typ,dtype=torch.long)
            self.label = torch.tensor(label,dtype=torch.long)
     
        def __len__(self):
            return self.sen.shape[0]
     
        def __getitem__(self, idx):
            return self.sen[idx], self.mask[idx],self.typ[idx],self.label[idx]

### 5.3 步骤3：对文本加入Prompt ###

prefix = 'It was [mask]. '
    
    for i in range(len(x_train)):
        text_ = prefix+x_train[i][0]
        encode_dict = tokenizer.encode_plus(text_,max_length=60,padding="max_length",truncation=True)

### 5.4 步骤4：模型训练与预测 ###

optimizer = AdamW(model.parameters(),lr=2e-5,weight_decay=1e-4)  #使用Adam优化器
    loss_func = nn.CrossEntropyLoss(ignore_index=-1)
    
    for idx,(ids,att_mask,type,y) in enumerate(train_dataset):
        ids,att_mask,type,y = ids.to(device),att_mask.to(device),type.to(device),y.to(device)
        out_train = model(ids,att_mask,type)
        loss = loss_func(out_train.view(-1, tokenizer.vocab_size),y.view(-1))
        optimizer.zero_grad()
        loss.backward()
        optimizer.step()
        train_loss_sum += loss.item()