در سمپوزیوم زنان در ML در 7 دسامبر شرکت کنید هم اکنون ثبت نام کنید

تولید متن با RNN

با مجموعه‌ها، منظم بمانید ذخیره و دسته‌بندی محتوا براساس اولویت‌های شما.

مشاهده در TensorFlow.org در Google Colab اجرا شود مشاهده منبع در GitHub دانلود دفترچه یادداشت

این آموزش نحوه تولید متن با استفاده از RNN مبتنی بر کاراکتر را نشان می دهد. شما با مجموعه داده ای از نوشته های شکسپیر از اثربخشی نامعقول شبکه های عصبی مکرر اثر آندری کارپاتی کار خواهید کرد. با توجه به دنباله ای از کاراکترها از این داده ها ("شکسپیر")، مدلی را برای پیش بینی شخصیت بعدی در دنباله ("e") آموزش دهید. توالی های طولانی تری از متن را می توان با فراخوانی مکرر مدل تولید کرد.

این آموزش شامل کدهای قابل اجرا است که با استفاده از tf.keras و اجرای مشتاق پیاده سازی شده است. نمونه زیر خروجی زمانی است که مدل در این آموزش برای 30 دوره آموزش داده شده و با اعلان "Q" شروع شده است:

QUEENE:
I had thought thou hadst a Roman; for the oracle,
Thus by All bids the man against the word,
Which are so weak of care, by old care done;
Your children were in your holy love,
And the precipitation through the bleeding throne.

BISHOP OF ELY:
Marry, and will, my lord, to weep in such a one were prettiest;
Yet now I was adopted heir
Of the world's lamentable day,
To watch the next way with his father with his face?

ESCALUS:
The cause why then we are all resolved more sons.

VOLUMNIA:
O, no, no, no, no, no, no, no, no, no, no, no, no, no, no, no, no, no, no, no, no, it is no sin it should be dead,
And love and pale as any will to that word.

QUEEN ELIZABETH:
But how long have I heard the soul for this world,
And show his hands of life be proved to stand.

PETRUCHIO:
I say he look'd on, if I must be content
To stay him from the fatal of our country's bliss.
His lordship pluck'd from this sentence then for prey,
And then let us twain, being the moon,
were she such a case as fills m

در حالی که برخی از جملات دستوری هستند، اکثر آنها معنی ندارند. مدل معنی کلمات را یاد نگرفته است، اما در نظر بگیرید:

  • مدل مبتنی بر شخصیت است. وقتی آموزش شروع شد، مدل نمی‌دانست چگونه یک کلمه انگلیسی را هجی کند، یا اینکه کلمات حتی یک واحد متن هستند.

  • ساختار خروجی شبیه یک بازی است - بلوک‌های متن معمولاً با نام بلندگو و با تمام حروف بزرگ مشابه مجموعه داده شروع می‌شوند.

  • همانطور که در زیر نشان داده شده است، این مدل بر روی دسته های کوچک متن (هر کدام 100 کاراکتر) آموزش داده شده است و همچنان می تواند دنباله طولانی تری از متن با ساختار منسجم ایجاد کند.

برپایی

TensorFlow و کتابخانه های دیگر را وارد کنید

import tensorflow as tf

import numpy as np
import os
import time

مجموعه داده شکسپیر را دانلود کنید

خط زیر را تغییر دهید تا این کد روی داده های خودتان اجرا شود.

path_to_file = tf.keras.utils.get_file('shakespeare.txt', 'https://storage.googleapis.com/download.tensorflow.org/data/shakespeare.txt')
Downloading data from https://storage.googleapis.com/download.tensorflow.org/data/shakespeare.txt
1122304/1115394 [==============================] - 0s 0us/step
1130496/1115394 [==============================] - 0s 0us/step

داده ها را بخوانید

ابتدا به متن نگاه کنید:

# Read, then decode for py2 compat.
text = open(path_to_file, 'rb').read().decode(encoding='utf-8')
# length of text is the number of characters in it
print(f'Length of text: {len(text)} characters')
Length of text: 1115394 characters
# Take a look at the first 250 characters in text
print(text[:250])
First Citizen:
Before we proceed any further, hear me speak.

All:
Speak, speak.

First Citizen:
You are all resolved rather to die than to famish?

All:
Resolved. resolved.

First Citizen:
First, you know Caius Marcius is chief enemy to the people.
# The unique characters in the file
vocab = sorted(set(text))
print(f'{len(vocab)} unique characters')
65 unique characters

متن را پردازش کنید

متن را بردارید

قبل از آموزش، باید رشته ها را به یک نمایش عددی تبدیل کنید.

لایه tf.keras.layers.StringLookup می تواند هر کاراکتر را به یک شناسه عددی تبدیل کند. فقط نیاز دارد که ابتدا متن به توکن تقسیم شود.

example_texts = ['abcdefg', 'xyz']

chars = tf.strings.unicode_split(example_texts, input_encoding='UTF-8')
chars
<tf.RaggedTensor [[b'a', b'b', b'c', b'd', b'e', b'f', b'g'], [b'x', b'y', b'z']]>

اکنون لایه tf.keras.layers.StringLookup را ایجاد کنید:

ids_from_chars = tf.keras.layers.StringLookup(
    vocabulary=list(vocab), mask_token=None)

از توکن ها به شناسه های کاراکتر تبدیل می شود:

ids = ids_from_chars(chars)
ids
<tf.RaggedTensor [[40, 41, 42, 43, 44, 45, 46], [63, 64, 65]]>

از آنجایی که هدف این آموزش تولید متن است، معکوس کردن این نمایش و بازیابی رشته های قابل خواندن توسط انسان از آن نیز مهم خواهد بود. برای این کار می توانید از tf.keras.layers.StringLookup(..., invert=True) استفاده کنید.

chars_from_ids = tf.keras.layers.StringLookup(
    vocabulary=ids_from_chars.get_vocabulary(), invert=True, mask_token=None)

این لایه کاراکترها را از بردار شناسه ها بازیابی می کند و آنها را به صورت tf.RaggedTensor از کاراکترها برمی گرداند:

chars = chars_from_ids(ids)
chars
<tf.RaggedTensor [[b'a', b'b', b'c', b'd', b'e', b'f', b'g'], [b'x', b'y', b'z']]>

می توانید tf.strings.reduce_join را برای پیوستن کاراکترها به رشته ها مجدداً بپیوندید.

tf.strings.reduce_join(chars, axis=-1).numpy()
array([b'abcdefg', b'xyz'], dtype=object)
def text_from_ids(ids):
  return tf.strings.reduce_join(chars_from_ids(ids), axis=-1)

وظیفه پیش بینی

با توجه به یک شخصیت یا دنباله ای از شخصیت ها، محتمل ترین شخصیت بعدی چیست؟ این وظیفه ای است که شما مدل را برای انجام آن آموزش می دهید. ورودی مدل، دنباله‌ای از کاراکترها خواهد بود، و شما به مدل آموزش می‌دهید تا خروجی را پیش‌بینی کند - کاراکتر زیر در هر مرحله زمانی.

از آنجایی که RNN ها یک حالت داخلی دارند که به عناصری که قبلا دیده شده است، با توجه به تمام کاراکترهای محاسبه شده تا این لحظه، کاراکتر بعدی چیست؟

نمونه های آموزشی و اهداف ایجاد کنید

بعد متن را به دنباله های مثال تقسیم کنید. هر دنباله ورودی حاوی کاراکترهای seq_length از متن خواهد بود.

برای هر دنباله ورودی، اهداف مربوطه حاوی همان طول متن هستند، به جز انتقال یک کاراکتر به راست.

بنابراین متن را به قطعات seq_length+1 . به عنوان مثال، بگوییم seq_length 4 است و متن ما "سلام" است. دنباله ورودی "Hell" و دنباله هدف "ello" خواهد بود.

برای انجام این کار ابتدا از تابع tf.data.Dataset.from_tensor_slices استفاده کنید تا بردار متن را به جریانی از شاخص های کاراکتر تبدیل کنید.

all_ids = ids_from_chars(tf.strings.unicode_split(text, 'UTF-8'))
all_ids
<tf.Tensor: shape=(1115394,), dtype=int64, numpy=array([19, 48, 57, ..., 46,  9,  1])>
ids_dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(all_ids)
for ids in ids_dataset.take(10):
    print(chars_from_ids(ids).numpy().decode('utf-8'))
F
i
r
s
t
 
C
i
t
i
seq_length = 100
examples_per_epoch = len(text)//(seq_length+1)

روش batch به شما این امکان را می دهد که به راحتی این کاراکترها را به دنباله هایی با اندازه دلخواه تبدیل کنید.

sequences = ids_dataset.batch(seq_length+1, drop_remainder=True)

for seq in sequences.take(1):
  print(chars_from_ids(seq))
tf.Tensor(
[b'F' b'i' b'r' b's' b't' b' ' b'C' b'i' b't' b'i' b'z' b'e' b'n' b':'
 b'\n' b'B' b'e' b'f' b'o' b'r' b'e' b' ' b'w' b'e' b' ' b'p' b'r' b'o'
 b'c' b'e' b'e' b'd' b' ' b'a' b'n' b'y' b' ' b'f' b'u' b'r' b't' b'h'
 b'e' b'r' b',' b' ' b'h' b'e' b'a' b'r' b' ' b'm' b'e' b' ' b's' b'p'
 b'e' b'a' b'k' b'.' b'\n' b'\n' b'A' b'l' b'l' b':' b'\n' b'S' b'p' b'e'
 b'a' b'k' b',' b' ' b's' b'p' b'e' b'a' b'k' b'.' b'\n' b'\n' b'F' b'i'
 b'r' b's' b't' b' ' b'C' b'i' b't' b'i' b'z' b'e' b'n' b':' b'\n' b'Y'
 b'o' b'u' b' '], shape=(101,), dtype=string)
2022-01-26 01:13:19.940550: W tensorflow/core/data/root_dataset.cc:200] Optimization loop failed: CANCELLED: Operation was cancelled

اگر توکن ها را دوباره به رشته ها بپیوندید، دیدن این که چه کاری انجام می دهد آسان تر است:

for seq in sequences.take(5):
  print(text_from_ids(seq).numpy())
b'First Citizen:\nBefore we proceed any further, hear me speak.\n\nAll:\nSpeak, speak.\n\nFirst Citizen:\nYou '
b'are all resolved rather to die than to famish?\n\nAll:\nResolved. resolved.\n\nFirst Citizen:\nFirst, you k'
b"now Caius Marcius is chief enemy to the people.\n\nAll:\nWe know't, we know't.\n\nFirst Citizen:\nLet us ki"
b"ll him, and we'll have corn at our own price.\nIs't a verdict?\n\nAll:\nNo more talking on't; let it be d"
b'one: away, away!\n\nSecond Citizen:\nOne word, good citizens.\n\nFirst Citizen:\nWe are accounted poor citi'

برای آموزش به مجموعه داده ای از جفت (input, label) نیاز دارید. جایی که input و label دنباله هستند. در هر مرحله زمانی ورودی کاراکتر فعلی و برچسب کاراکتر بعدی است.

در اینجا تابعی وجود دارد که دنباله ای را به عنوان ورودی می گیرد، آن را کپی می کند و آن را تغییر می دهد تا ورودی و برچسب را برای هر مرحله زمانی تراز کند:

def split_input_target(sequence):
    input_text = sequence[:-1]
    target_text = sequence[1:]
    return input_text, target_text
split_input_target(list("Tensorflow"))
(['T', 'e', 'n', 's', 'o', 'r', 'f', 'l', 'o'],
 ['e', 'n', 's', 'o', 'r', 'f', 'l', 'o', 'w'])
dataset = sequences.map(split_input_target)
for input_example, target_example in dataset.take(1):
    print("Input :", text_from_ids(input_example).numpy())
    print("Target:", text_from_ids(target_example).numpy())
Input : b'First Citizen:\nBefore we proceed any further, hear me speak.\n\nAll:\nSpeak, speak.\n\nFirst Citizen:\nYou'
Target: b'irst Citizen:\nBefore we proceed any further, hear me speak.\n\nAll:\nSpeak, speak.\n\nFirst Citizen:\nYou '

دسته های آموزشی ایجاد کنید

شما از tf.data برای تقسیم متن به دنباله های قابل مدیریت استفاده کردید. اما قبل از وارد کردن این داده ها به مدل، باید داده ها را به هم ریخته و به صورت دسته ای بسته بندی کنید.

# Batch size
BATCH_SIZE = 64

# Buffer size to shuffle the dataset
# (TF data is designed to work with possibly infinite sequences,
# so it doesn't attempt to shuffle the entire sequence in memory. Instead,
# it maintains a buffer in which it shuffles elements).
BUFFER_SIZE = 10000

dataset = (
    dataset
    .shuffle(BUFFER_SIZE)
    .batch(BATCH_SIZE, drop_remainder=True)
    .prefetch(tf.data.experimental.AUTOTUNE))

dataset
<PrefetchDataset element_spec=(TensorSpec(shape=(64, 100), dtype=tf.int64, name=None), TensorSpec(shape=(64, 100), dtype=tf.int64, name=None))>

ساخت مدل

این بخش مدل را به عنوان یک زیرکلاس keras.Model (برای جزئیات بیشتر به ساخت لایه‌ها و مدل‌های جدید از طریق طبقه‌بندی فرعی مراجعه کنید).

این مدل دارای سه لایه است:

  • tf.keras.layers.Embedding : لایه ورودی. یک جدول جستجوی قابل آموزش که هر شناسه کاراکتری را به بردار با ابعاد embedding_dim می کند.
  • tf.keras.layers.GRU : یک نوع RNN با units=rnn_units (همچنین می توانید از یک لایه LSTM در اینجا استفاده کنید.)
  • tf.keras.layers.Dense : لایه خروجی با خروجی vocab_size . برای هر کاراکتر در واژگان یک logit خروجی می دهد. اینها احتمال ورود هر شخصیت بر اساس مدل است.
# Length of the vocabulary in chars
vocab_size = len(vocab)

# The embedding dimension
embedding_dim = 256

# Number of RNN units
rnn_units = 1024
class MyModel(tf.keras.Model):
  def __init__(self, vocab_size, embedding_dim, rnn_units):
    super().__init__(self)
    self.embedding = tf.keras.layers.Embedding(vocab_size, embedding_dim)
    self.gru = tf.keras.layers.GRU(rnn_units,
                                   return_sequences=True,
                                   return_state=True)
    self.dense = tf.keras.layers.Dense(vocab_size)

  def call(self, inputs, states=None, return_state=False, training=False):
    x = inputs
    x = self.embedding(x, training=training)
    if states is None:
      states = self.gru.get_initial_state(x)
    x, states = self.gru(x, initial_state=states, training=training)
    x = self.dense(x, training=training)

    if return_state:
      return x, states
    else:
      return x
model = MyModel(
    # Be sure the vocabulary size matches the `StringLookup` layers.
    vocab_size=len(ids_from_chars.get_vocabulary()),
    embedding_dim=embedding_dim,
    rnn_units=rnn_units)

برای هر کاراکتر، مدل جاسازی را جستجو می‌کند، GRU را در یک مرحله زمانی با جاسازی به‌عنوان ورودی اجرا می‌کند، و لایه متراکم را برای تولید لاجیت‌هایی اعمال می‌کند که احتمال ورود به سیستم کاراکتر بعدی را پیش‌بینی می‌کنند:

ترسیم داده هایی که از مدل عبور می کنند

مدل را امتحان کنید

حالا مدل را اجرا کنید تا ببینید مطابق انتظار عمل می کند.

ابتدا شکل خروجی را بررسی کنید:

for input_example_batch, target_example_batch in dataset.take(1):
    example_batch_predictions = model(input_example_batch)
    print(example_batch_predictions.shape, "# (batch_size, sequence_length, vocab_size)")
(64, 100, 66) # (batch_size, sequence_length, vocab_size)

در مثال بالا، طول دنباله ورودی 100 است، اما مدل را می توان روی ورودی های هر طولی اجرا کرد:

model.summary()
Model: "my_model"
_________________________________________________________________
 Layer (type)                Output Shape              Param #   
=================================================================
 embedding (Embedding)       multiple                  16896     
                                                                 
 gru (GRU)                   multiple                  3938304   
                                                                 
 dense (Dense)               multiple                  67650     
                                                                 
=================================================================
Total params: 4,022,850
Trainable params: 4,022,850
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________

برای به دست آوردن پیش بینی های واقعی از مدل، باید از توزیع خروجی نمونه برداری کنید تا شاخص های واقعی کاراکتر را بدست آورید. این توزیع با logit ها روی واژگان کاراکتر تعریف می شود.

آن را برای اولین نمونه در دسته امتحان کنید:

sampled_indices = tf.random.categorical(example_batch_predictions[0], num_samples=1)
sampled_indices = tf.squeeze(sampled_indices, axis=-1).numpy()

این به ما، در هر مرحله زمانی، پیش بینی شاخص کاراکتر بعدی را می دهد:

sampled_indices
array([29, 23, 11, 14, 42, 27, 56, 29, 14,  6,  9, 65, 22, 15, 34, 64, 44,
       41, 11, 51, 10, 44, 42, 56, 13, 50,  1, 33, 45, 23, 28, 43, 12, 62,
       45, 60, 43, 62, 38, 19, 50, 35, 19, 14, 60, 56, 10, 64, 39, 56,  2,
       51, 63, 42, 39, 64, 43, 20, 20, 17, 40, 15, 52, 46,  7, 25, 34, 43,
       11, 11, 31, 34, 38, 44, 22, 49, 23,  4, 27,  0, 31, 39,  5,  9, 43,
       58, 33, 30, 49,  6, 63,  5, 50,  4,  6, 14, 62,  3,  7, 35])

این ها را رمزگشایی کنید تا متن پیش بینی شده توسط این مدل آموزش ندیده را ببینید:

print("Input:\n", text_from_ids(input_example_batch[0]).numpy())
print()
print("Next Char Predictions:\n", text_from_ids(sampled_indices).numpy())
Input:
 b":\nWherein the king stands generally condemn'd.\n\nBAGOT:\nIf judgement lie in them, then so do we,\nBeca"

Next Char Predictions:
 b"PJ:AcNqPA'.zIBUyeb:l3ecq?k\nTfJOd;wfudwYFkVFAuq3yZq lxcZydGGDaBmg,LUd::RUYeIjJ\\(N[UNK]RZ&.dsTQj'x&k\\)'Aw!,V"

مدل را آموزش دهید

در این مرحله مشکل را می توان به عنوان یک مشکل طبقه بندی استاندارد در نظر گرفت. با توجه به حالت RNN قبلی و ورودی این مرحله زمانی، کلاس کاراکتر بعدی را پیش بینی کنید.

یک بهینه ساز و یک تابع ضرر وصل کنید

تابع استاندارد tf.keras.losses.sparse_categorical_crossentropy از دست دادن در این مورد کار می کند زیرا در آخرین بعد پیش بینی ها اعمال می شود.

از آنجایی که مدل شما logits را برمی گرداند، باید پرچم from_logits را تنظیم کنید.

loss = tf.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=True)
example_batch_mean_loss = loss(target_example_batch, example_batch_predictions)
print("Prediction shape: ", example_batch_predictions.shape, " # (batch_size, sequence_length, vocab_size)")
print("Mean loss:        ", example_batch_mean_loss)
Prediction shape:  (64, 100, 66)  # (batch_size, sequence_length, vocab_size)
Mean loss:         tf.Tensor(4.1895466, shape=(), dtype=float32)

مدلی که به تازگی مقداردهی اولیه شده است نباید خیلی از خودش مطمئن باشد، لجیت های خروجی همگی باید بزرگی های مشابهی داشته باشند. برای تأیید این موضوع می‌توانید بررسی کنید که نمایی میانگین از دست دادن تقریباً برابر با اندازه واژگان باشد. ضرر بسیار بیشتر به این معنی است که مدل از پاسخ های اشتباه خود مطمئن است و بد مقدار اولیه است:

tf.exp(example_batch_mean_loss).numpy()
65.99286

روش آموزش را با استفاده از روش tf.keras.Model.compile کنید. از tf.keras.optimizers.Adam با آرگومان های پیش فرض و تابع ضرر استفاده کنید.

model.compile(optimizer='adam', loss=loss)

تنظیمات ایست های بازرسی

از یک tf.keras.callbacks.ModelCheckpoint استفاده کنید تا مطمئن شوید که نقاط بازرسی در طول آموزش ذخیره می شوند:

# Directory where the checkpoints will be saved
checkpoint_dir = './training_checkpoints'
# Name of the checkpoint files
checkpoint_prefix = os.path.join(checkpoint_dir, "ckpt_{epoch}")

checkpoint_callback = tf.keras.callbacks.ModelCheckpoint(
    filepath=checkpoint_prefix,
    save_weights_only=True)

آموزش را اجرا کنید

برای معقول نگه داشتن زمان تمرین، از 10 دوره برای آموزش مدل استفاده کنید. در Colab، برای آموزش سریعتر، زمان اجرا را روی GPU تنظیم کنید.

EPOCHS = 20
history = model.fit(dataset, epochs=EPOCHS, callbacks=[checkpoint_callback])
Epoch 1/20
172/172 [==============================] - 7s 25ms/step - loss: 2.7409
Epoch 2/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 2.0092
Epoch 3/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.7211
Epoch 4/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.5550
Epoch 5/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.4547
Epoch 6/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.3865
Epoch 7/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.3325
Epoch 8/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.2875
Epoch 9/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.2474
Epoch 10/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.2066
Epoch 11/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.1678
Epoch 12/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.1270
Epoch 13/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.0842
Epoch 14/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 1.0388
Epoch 15/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 0.9909
Epoch 16/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 0.9409
Epoch 17/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 0.8887
Epoch 18/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 0.8373
Epoch 19/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 0.7849
Epoch 20/20
172/172 [==============================] - 5s 24ms/step - loss: 0.7371

تولید متن

ساده ترین راه برای تولید متن با این مدل این است که آن را در یک حلقه اجرا کنید و وضعیت داخلی مدل را در حین اجرای آن پیگیری کنید.

برای تولید متن، خروجی مدل به ورودی باز می گردد

هر بار که مدل را فرا می‌خوانید، در یک متن و یک حالت داخلی عبور می‌کنید. مدل یک پیش بینی برای کاراکتر بعدی و وضعیت جدید آن برمی گرداند. برای ادامه تولید متن، پیش‌بینی و حالت را دوباره وارد کنید.

موارد زیر یک پیش‌بینی تک مرحله‌ای را انجام می‌دهند:

class OneStep(tf.keras.Model):
  def __init__(self, model, chars_from_ids, ids_from_chars, temperature=1.0):
    super().__init__()
    self.temperature = temperature
    self.model = model
    self.chars_from_ids = chars_from_ids
    self.ids_from_chars = ids_from_chars

    # Create a mask to prevent "[UNK]" from being generated.
    skip_ids = self.ids_from_chars(['[UNK]'])[:, None]
    sparse_mask = tf.SparseTensor(
        # Put a -inf at each bad index.
        values=[-float('inf')]*len(skip_ids),
        indices=skip_ids,
        # Match the shape to the vocabulary
        dense_shape=[len(ids_from_chars.get_vocabulary())])
    self.prediction_mask = tf.sparse.to_dense(sparse_mask)

  @tf.function
  def generate_one_step(self, inputs, states=None):
    # Convert strings to token IDs.
    input_chars = tf.strings.unicode_split(inputs, 'UTF-8')
    input_ids = self.ids_from_chars(input_chars).to_tensor()

    # Run the model.
    # predicted_logits.shape is [batch, char, next_char_logits]
    predicted_logits, states = self.model(inputs=input_ids, states=states,
                                          return_state=True)
    # Only use the last prediction.
    predicted_logits = predicted_logits[:, -1, :]
    predicted_logits = predicted_logits/self.temperature
    # Apply the prediction mask: prevent "[UNK]" from being generated.
    predicted_logits = predicted_logits + self.prediction_mask

    # Sample the output logits to generate token IDs.
    predicted_ids = tf.random.categorical(predicted_logits, num_samples=1)
    predicted_ids = tf.squeeze(predicted_ids, axis=-1)

    # Convert from token ids to characters
    predicted_chars = self.chars_from_ids(predicted_ids)

    # Return the characters and model state.
    return predicted_chars, states
one_step_model = OneStep(model, chars_from_ids, ids_from_chars)

برای تولید متن، آن را در یک حلقه اجرا کنید. با نگاهی به متن تولید شده، می‌بینید که مدل می‌داند چه زمانی باید حروف بزرگ بنویسد، پاراگراف بسازد و از واژگان نوشتاری شکسپیر مانند تقلید کند. با تعداد اندک دوره های آموزشی، هنوز یاد نگرفته است که جملات منسجمی را بسازد.

start = time.time()
states = None
next_char = tf.constant(['ROMEO:'])
result = [next_char]

for n in range(1000):
  next_char, states = one_step_model.generate_one_step(next_char, states=states)
  result.append(next_char)

result = tf.strings.join(result)
end = time.time()
print(result[0].numpy().decode('utf-8'), '\n\n' + '_'*80)
print('\nRun time:', end - start)
ROMEO:
This is not your comfort, when you see--
Huntsmit, we have already, let us she so hard,
Matters there well. Thou camallo, this night, you should her.
Gar of all the world to save my life,
I'll do well for one boy, and fetch she pass
The shadow with others' sole.

First Huntsman:
O rude blue, come,' to woe, and beat my beauty is ears.
An, thither, be ruled betimes, be cruel wonder
That hath but adainst my head.

Nurse:
Peter, your ancest-ticked faint.

MIRANDA:
More of Hereford, speak you: father, for our gentleman
Who do I not? look, soars!

CORIOLANUS:
Why, sir, what was done to brine? I pray, how many mouth
A brave defence speak to us: he has not out
To hold my soldiers; like one another smiled
Than a mad father's boots, you know, my lord,
Where is he was better than you see, of the
town, our kindred heart, that would sudden to the worse,
An if I met, yet fetch him own.

LUCENTIO:
I may be relight.

MENENIUS:
Ay, with sixteen years, finders both,
and as the most proportion's mooners 

________________________________________________________________________________

Run time: 2.67258358001709

ساده ترین کاری که می توانید برای بهبود نتایج انجام دهید این است که آن را برای مدت طولانی تر تمرین کنید ( EPOCHS = 30 را امتحان کنید).

همچنین می‌توانید با یک رشته شروع متفاوت آزمایش کنید، یک لایه RNN دیگر اضافه کنید تا دقت مدل را بهبود ببخشید، یا پارامتر دما را برای ایجاد پیش‌بینی‌های تصادفی کم و بیش تنظیم کنید.

اگر می‌خواهید مدل سریع‌تر متن تولید کند، ساده‌ترین کاری که می‌توانید انجام دهید، تولید متن دسته‌ای است. در مثال زیر، مدل 5 خروجی را تقریباً در همان زمان تولید 1 خروجی بالا تولید می کند.

start = time.time()
states = None
next_char = tf.constant(['ROMEO:', 'ROMEO:', 'ROMEO:', 'ROMEO:', 'ROMEO:'])
result = [next_char]

for n in range(1000):
  next_char, states = one_step_model.generate_one_step(next_char, states=states)
  result.append(next_char)

result = tf.strings.join(result)
end = time.time()
print(result, '\n\n' + '_'*80)
print('\nRun time:', end - start)
tf.Tensor(
[b"ROMEO:\nThe execution forbear that I was a kiss\nA mother in their ownsation with out the rest;\nNor seal'd-me to tell thee joyful? what said Yor Marcius! woe\nThat banish'd unrever-elent I confess\nA husband.\n\nLADY ANNE:\nTo men of summon encest wond\nlike him, Anding your freth hate for vain\nMay hardly slakes meer's name, o' no voice,\nBegail that passing child that valour'd gown?\n\nWARWICK:\nOxford, how much that made the rock Tarpeian?\n\nLUCENTIO:\nImirougester: I am too your freeds.\n\nCAPULET:\nThen I will wash\nBecause the effect of the citizens,\nOur skifts are born. Know the most patards time and will\nwomen! compare of the coronation, I did\nif you find it won to him and I.\n\nROMEO:\nGood evil; get you gone, let me have married me but yet.\n\nWARWICK:\nWhy, thou hast said his hastings? King Henry's head,\nAnd doth our scene stubility in merit ot perils\nHere to revenge, I say, proud queen,\nUnless you hence, my sons of weary perfects;\nReshon'd the prisoner in blood of jocund\nIn every scoutness' gentle Rucuov"
 b"ROMEO: go. Take it on yon placking for me, if thou didst love so blunt,\nLest old Lucio, whom I defy years, fellow-hands,\nThis very approbation lives.\n\nLADY ANNE:\nThat's your yel; if it come.\n\nKATHARINA:\nI'll pray you, sit,\nPut not your boot of such as they were, at length\nWas grieved for grept Hanting, on my service, kill, kill, kissis;\nAnd yet I was an Edward in every but a\ngreat maker your flesh and gold, another fear,\nAnd this, before your brother's son,\nWith its strange: but he will set upon you.\n\nCORIOLANUS:\nAy, my lord.\n\nFRIAR LAURENCE:\nRomeo! O, ho! first let remembers to piece away.\nThis is the Tower.\n\nThird Citizen:\nBehold, the matter?\n\nDUKE VINCENTIO:\nYou are too blind so many; yet so I did will take Mercutio,\nI may be jogging whiles; he sees it.\n\nCLARENCE:\nMethought that evil weeps so Romeo?\nWho be so heavy? I think they speak,\nBefore she will be flight.\n\nAll:\nOl, is become of such hath call'd hims, study and dance.\nIf that my powerful sings\nshould be a beacheries. Edward as 'lon "
 b"ROMEO:\nThe son, peace! thy sacred lizer throne,\nRather my tongue upon't. I can, bethick your help!\nJust of a king, woe's stand and love.\n\nBRUTUS:\nI can better divish'd and not all under affect:\nO, be quickly, villain, to report this school,\nI had none seen the dust of Hortensio.\n\nBIANCA:\nGod's good, my lord, to help your rece,ter famina,\nAnd Juliet like my hold, Liest your best:\nTo-morrow that I keep in some villaging\nAnd make her beauty continued in pees.\nMethoughts to London with our bodies in bounting love,\nCompliment by ups my green as I do favours\nWith a precious wind with child by adly way in love\nUnder the world; and so it is the malmsey-butt in\nThe very new offing to your follies.\n\nJULIET:\nCome on, lay here in hazarring her to bring me. I less there\nEscaped for flight, we may do infringe him.\n\nKeeper:\nMy lord, I have no other bent.\nWhere be the ped-she king's great aid;\nIf you'll more entertainment from you betred,\nThe secrets me to keep him soft; to curse the war,\nThe care colour. W"
 b"ROMEO:\nGood vows. Thou dead to lurp!\nO God! I cannot make, you have desert\nThan my passes to women all hopes with him?\n\nSecond Musician:\nNo, my liege, in gistocking a cockle or a month o' the peoper.\n\nDUKE VINCENTIO:\nNow, hark! the day; and therefore stand at safe\nWill come, to accuse my dusy hath done, upon you\nBut your will make me out in high forget. If you're past me leave,\nIf not, Saint George I bid thee here,\nMy father, eyes; and I fear any think\nTo the purpose magiin: I find thou refuse\nAnd bethink me to the earth the dire part and day strike.\n\nKING EDWARD IV:\nWhat were you lose. Father, I fear\nIs true the liquid dress: but 'tis a wildly\nkindly, proud I am severe;\nThe time shall point your state as voices and chartels\nclow the king's, being rather tell me out.\n\nPOLIXENES:\nA ponder, cord, not title and heart-honour in host;\nAnd call ummised the injury\nAs many as your tert of honour, this steep\nTo your infinity, if thou owest to\nforsworn you word unbrain; for, brings an edg,\nPloceed pas"
 b"ROMEO:\nNumbering, and may not unking, methinks, Lord Hastings, let him left your\nresolution as I live in solemn-more,\nAs if this still and scars of ceremony,\nShowing, as in a month being rather child,\nLook on my banish'd hands;\nWho after many moticing Romans,\nThat quickly shook like soft and stone with me.\n\nQUEEN MARGARET:\nAnd limp her tender than thy embassist, fines,\nWith enns most kinding eee:\nOr else you do to help him there:\nIf thou behold, by his rapher,\nAnd 'genty men's sake. Awar!\n\nISABELLA:\nO, pardon me, indeed, didst not a friend for aid\nMyself to-night: thou hast proved corooling\nWhom his oath rides of steeded knaves. I am\ngentlemen, you have come to both groan and my love.\n\nLUCIO:\nBador,ly, madam, but ne'er cause the crown,\nAnd, if I live, my lord.\n\nKING LEWIS XI:\nWarwick, Plaunis; and seeing thou hast slain\nThe bastardy of England am alike.'\nThe royal rabot, to appoint their power,\nFor such a day for this for me; so it is\nmoney, and again with lightning breasts: taste\nThese dece"], shape=(5,), dtype=string) 

________________________________________________________________________________

Run time: 2.5006580352783203

ژنراتور را صادر کنید

این مدل تک مرحله ای را می توان به راحتی ذخیره و بازیابی کرد و به شما امکان می دهد از آن در هر جایی که tf.saved_model پذیرفته شده است استفاده کنید.

tf.saved_model.save(one_step_model, 'one_step')
one_step_reloaded = tf.saved_model.load('one_step')
WARNING:tensorflow:Skipping full serialization of Keras layer <__main__.OneStep object at 0x7fbb7c739510>, because it is not built.
2022-01-26 01:15:24.355813: W tensorflow/python/util/util.cc:368] Sets are not currently considered sequences, but this may change in the future, so consider avoiding using them.
WARNING:absl:Found untraced functions such as gru_cell_layer_call_fn, gru_cell_layer_call_and_return_conditional_losses while saving (showing 2 of 2). These functions will not be directly callable after loading.
INFO:tensorflow:Assets written to: one_step/assets
INFO:tensorflow:Assets written to: one_step/assets
states = None
next_char = tf.constant(['ROMEO:'])
result = [next_char]

for n in range(100):
  next_char, states = one_step_reloaded.generate_one_step(next_char, states=states)
  result.append(next_char)

print(tf.strings.join(result)[0].numpy().decode("utf-8"))
ROMEO:
Take man's, wife, mark me, and be advised.
Fool, in the crown, unhappy is the easy throne,
Enforced

پیشرفته: آموزش سفارشی

روش آموزش فوق ساده است، اما کنترل زیادی به شما نمی دهد. از اجبار معلم استفاده می کند که از بازخورد دادن پیش بینی های بد به مدل جلوگیری می کند، بنابراین مدل هرگز یاد نمی گیرد که از اشتباهات بازیابی کند.

بنابراین اکنون که نحوه اجرای دستی مدل را دیدید، حلقه آموزشی را پیاده سازی خواهید کرد. اگر مثلاً بخواهید یادگیری برنامه درسی را برای کمک به تثبیت خروجی حلقه باز مدل پیاده سازی کنید، این یک نقطه شروع است.

مهمترین بخش یک حلقه آموزشی سفارشی، تابع گام قطار است.

از tf.GradientTape برای ردیابی گرادیان ها استفاده کنید. با مطالعه راهنمای اجرای مشتاق می توانید در مورد این رویکرد اطلاعات بیشتری کسب کنید.

روال اصلی این است:

  1. مدل را اجرا کنید و ضرر را تحت یک tf.GradientTape کنید.
  2. به روز رسانی ها را محاسبه کرده و با استفاده از بهینه ساز آن ها را روی مدل اعمال کنید.
class CustomTraining(MyModel):
  @tf.function
  def train_step(self, inputs):
      inputs, labels = inputs
      with tf.GradientTape() as tape:
          predictions = self(inputs, training=True)
          loss = self.loss(labels, predictions)
      grads = tape.gradient(loss, model.trainable_variables)
      self.optimizer.apply_gradients(zip(grads, model.trainable_variables))

      return {'loss': loss}

اجرای فوق از روش train_step از قراردادهای train_step Keras پیروی می کند. این اختیاری است، اما به شما این امکان را می‌دهد که رفتار مرحله قطار را تغییر دهید و همچنان از روش‌های Model.compile و Model.fit keras استفاده کنید.

model = CustomTraining(
    vocab_size=len(ids_from_chars.get_vocabulary()),
    embedding_dim=embedding_dim,
    rnn_units=rnn_units)
model.compile(optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(),
              loss=tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=True))
model.fit(dataset, epochs=1)
172/172 [==============================] - 7s 24ms/step - loss: 2.6916
<keras.callbacks.History at 0x7fbb9c5ade90>

یا اگر به کنترل بیشتری نیاز دارید، می توانید حلقه آموزش سفارشی کامل خود را بنویسید:

EPOCHS = 10

mean = tf.metrics.Mean()

for epoch in range(EPOCHS):
    start = time.time()

    mean.reset_states()
    for (batch_n, (inp, target)) in enumerate(dataset):
        logs = model.train_step([inp, target])
        mean.update_state(logs['loss'])

        if batch_n % 50 == 0:
            template = f"Epoch {epoch+1} Batch {batch_n} Loss {logs['loss']:.4f}"
            print(template)

    # saving (checkpoint) the model every 5 epochs
    if (epoch + 1) % 5 == 0:
        model.save_weights(checkpoint_prefix.format(epoch=epoch))

    print()
    print(f'Epoch {epoch+1} Loss: {mean.result().numpy():.4f}')
    print(f'Time taken for 1 epoch {time.time() - start:.2f} sec')
    print("_"*80)

model.save_weights(checkpoint_prefix.format(epoch=epoch))
Epoch 1 Batch 0 Loss 2.1412
Epoch 1 Batch 50 Loss 2.0362
Epoch 1 Batch 100 Loss 1.9721
Epoch 1 Batch 150 Loss 1.8361

Epoch 1 Loss: 1.9732
Time taken for 1 epoch 5.90 sec
________________________________________________________________________________
Epoch 2 Batch 0 Loss 1.8170
Epoch 2 Batch 50 Loss 1.6815
Epoch 2 Batch 100 Loss 1.6288
Epoch 2 Batch 150 Loss 1.6625

Epoch 2 Loss: 1.6989
Time taken for 1 epoch 5.19 sec
________________________________________________________________________________
Epoch 3 Batch 0 Loss 1.6405
Epoch 3 Batch 50 Loss 1.5635
Epoch 3 Batch 100 Loss 1.5912
Epoch 3 Batch 150 Loss 1.5241

Epoch 3 Loss: 1.5428
Time taken for 1 epoch 5.33 sec
________________________________________________________________________________
Epoch 4 Batch 0 Loss 1.4469
Epoch 4 Batch 50 Loss 1.4512
Epoch 4 Batch 100 Loss 1.4748
Epoch 4 Batch 150 Loss 1.4077

Epoch 4 Loss: 1.4462
Time taken for 1 epoch 5.30 sec
________________________________________________________________________________
Epoch 5 Batch 0 Loss 1.3798
Epoch 5 Batch 50 Loss 1.3727
Epoch 5 Batch 100 Loss 1.3793
Epoch 5 Batch 150 Loss 1.3883

Epoch 5 Loss: 1.3793
Time taken for 1 epoch 5.41 sec
________________________________________________________________________________
Epoch 6 Batch 0 Loss 1.3024
Epoch 6 Batch 50 Loss 1.3325
Epoch 6 Batch 100 Loss 1.3483
Epoch 6 Batch 150 Loss 1.3362

Epoch 6 Loss: 1.3283
Time taken for 1 epoch 5.34 sec
________________________________________________________________________________
Epoch 7 Batch 0 Loss 1.2669
Epoch 7 Batch 50 Loss 1.2864
Epoch 7 Batch 100 Loss 1.2498
Epoch 7 Batch 150 Loss 1.2482

Epoch 7 Loss: 1.2832
Time taken for 1 epoch 5.27 sec
________________________________________________________________________________
Epoch 8 Batch 0 Loss 1.2289
Epoch 8 Batch 50 Loss 1.2577
Epoch 8 Batch 100 Loss 1.2070
Epoch 8 Batch 150 Loss 1.2333

Epoch 8 Loss: 1.2436
Time taken for 1 epoch 5.18 sec
________________________________________________________________________________
Epoch 9 Batch 0 Loss 1.2138
Epoch 9 Batch 50 Loss 1.2410
Epoch 9 Batch 100 Loss 1.1898
Epoch 9 Batch 150 Loss 1.2157

Epoch 9 Loss: 1.2038
Time taken for 1 epoch 5.23 sec
________________________________________________________________________________
Epoch 10 Batch 0 Loss 1.1200
Epoch 10 Batch 50 Loss 1.1545
Epoch 10 Batch 100 Loss 1.1688
Epoch 10 Batch 150 Loss 1.1748

Epoch 10 Loss: 1.1642
Time taken for 1 epoch 5.53 sec
________________________________________________________________________________